西太平洋型遥相关的形成、季节变化和年代际变化的机理

The West Pacific (WP) pattern is one of the major telecoonection patterns over wintertime North Pacific, which strongly influences the local and global weather and climate. Up to now, however, little attention has been paid to the study of some important problems including the WP formation mechanism and the variations at different time scales. The aim of present project is to investigate the WP formation mechanism, its seasonal and decadal variability and the underline physical processes. The roles of both the internal atmospheric dynamics and external forcing，including wave-mean flow interaction, wave-wave interaction, convective heating over tropical western Pacific, and upstream low-frequency disturbances from Eurasian Continent will be investigated. The results are expected to deepen our understanding of the mechanisms of the WP formation, its seasonal and decadal variability, and are potential useful to improve the sub-seasonal scale prediction of surface weather/climate and variations of the stratospheric circulation and atmospheric components.

西太平洋型遥相关是冬季北太平洋最重要的遥相关型之一,它对局地和全球的天气和气候具有重要的影响。但到目前为止，人们对包括WP形成机理和各种时间尺度的变率在内的一些重要问题仍然鲜有研究。本项目拟对西太平洋遥相关的形成机理、它的季节变化和年代际变化及其物理过程开展研究。弄清大气内部动力学过程及其外部强迫过程在西太平洋遥相关的形成及其季节变化和年代际变化的形成中的作用。大气内部过程包括波-流相互作用，波-波相互作用；外部强迫过程包括赤道西太平洋对流性加热、欧亚大陆低频波扰动等。本项目的研究结果不仅对人们理解西太平洋遥相关及其季节变化和年代际变化的机理，同时也对改进中长期地面天气和气候预测以及平流层环流变化和大气成分变化的预测技术具有参考价值。

西太平洋型遥相关（WP）是影响北半球天气气候的重要遥相关系统的之一。过去研究主要集中在WP 的年际变率。基于再分析资料，本项目研究了次季节尺度的WP的形成、季节变化和年代际变化及其机理。主要研究成果有：. 一、冬季次季节尺度WP可以由太平洋/北美型遥相关(PNA)西移演变而来（WP-I），由北太平洋局地扰动与欧亚大陆扰动相互作用演变而来（WP-II），或者由斯堪的纳维亚型波列传播到低纬经临界层反射而形成（WP-III）。在前两类WP中，WP-I的频次和振幅受厄尔尼诺南方涛动（ENSO）调制，而WP-III是连接欧亚大陆和北美次季节尺度变率的桥梁。能量学分析表明：斜压能量转换是WP发展和维持最重要的能量源。瞬变波的强迫反馈在WP的发展期是重要的动能源，在衰减期是主要的动能汇。正压能量转换对WP的贡献较小。 . 二、WP在冬季最强，春季次之，而秋季和夏季最弱。春季WP（SWP）起源于北太平洋的一对偶极子型的位势高度扰动和欧亚大陆波列。与冬季类似，SWP主要受斜压能量转换和瞬变波强迫反馈驱动。同时，其正、负位相存在显著的非对称性。SWP会造成东亚、北太平洋、和北美地区地面气温异常，太平洋急流和风暴轴的南北振荡。SWP衰减时还会在热带西太平洋区域激发出深对流天气。海陆热力差异及其赤道对流随季节的变化是造成WP季节变化的最重要的因子。. 三、从1958-1977时段至1978-2021年时段冬季，WP的北太平洋北部异常中心变化较小，但其南部异常中心变化十分显著。在1958-1977年时段，WP南部中心较弱，其范围局限在北太平洋的东部。在1978-2021年时段，WP的南部异常中心强度显著增强，且其范围从东太平洋向西伸展至东亚。自1958年以来，西太平洋暖池海温升高，面积扩大，暖池上空的偶极对流异常发生频次增多且强度增强。暖池偶极对流异常通过调制PNA，并进而调制WP，使WP位置偏西强度增强。这就导致了上述WP强度和结构的年代际变化。. 研究结果丰富了人们对西太平洋型遥相关的动力学认识，可供次季节天气预测和数值模拟的设计参考。