高原积雪对太阳活动的响应及其放大机制研究

Snow cover over the Tibetan Plateau is an important physical factor for affecting the East Asian climate, and it plays important roles in the East Asian summer monsoon and location of summer rain-belt in China. However, in different episodes the influences of snow cover on the East Asian summer monsoon and Chinese summer main rain-belt are remarkably different, this deduced that the relationship between snow cover over the Tibetan Plateau and the East Asian summer monsoon might be modulated by other forcing factors. Solar activity is one vital outer forcing factor to terrestrial climate system, and was considered as unilateral action to climate system in IPCC Assessment Report. However, its enlargement was not mentioned, which underestimated influence from the sun. Up to now, Studies on response process of snow cover to solar activity and its enlargement influence on the East Asian summer monsoon and summer rain-belt in China are almost zero globally. Therefore, it is necessary to strengthen researches on this area. This project uses diagnoses and numerical model simulation to study the response process of snow cover over the Tibetan Plateau to solar activity and its feedback and enlargement to the East Asian summer monsoon and summer rain-belt in China. Through this project research, the physical picture and conception model will be obtained. The research results will provide foundation and support for climate prediction and attribution of climate change. Therefore, this project research has important scientific meaning and application value.

青藏高原积雪是影响东亚气候的重要物理因子，对东亚夏季风和中国雨带分布有明显的作用。但是，在不同的时期高原积雪对东亚夏季风的影响有所差异，中国夏季雨带也会出现不同的分布型，这说明高原积雪与东亚夏季风的关系很可能受到其他外强迫因子的调制作用。太阳活动是影响地球气候系统的重要外强迫因子，IPCC评估报告中仅考虑了太阳总辐照度对气候系统单向的影响，而没有进一步考虑它的放大作用，这低估了太阳活动的作用。青藏高原积雪对太阳活动的响应研究工作在国内外几乎为零，因此，迫切需要加强对该领域的研究。本项目利用诊断分析和数值模拟研究青藏高原积雪对太阳活动响应的物理过程以及对东亚夏季风和中国雨带的反馈放大作用。通过本项目的研究，可望得到高原积雪对太阳活动响应的物理过程以及放大影响东亚夏季风的物理图像和概念模型。研究结果可为我国短期气候预测和气候变化归因提供参考和依据。因此，该项目研究具有重要的科学意义和应用价值。

太阳活动对气候系统的影响越来越受到人们的关注。有研究指出，太阳辐射微小的变化很有可能通过气候系统的非线性响应过程被放大。在大气环流从冬到夏的季节转换时期，青藏高原最早出现对太阳辐射的显著响应。由于高原积雪影响高原地区的热力状况，因此，研究高原积雪对太阳活动的响应及其放大作用很有意义。本项目通过诊断分析和数值试验，检测高原积雪响应太阳活动的最显著因子，研究积雪对太阳活动的响应过程和放大机制，得到的结论具体如下：. （1）获得一套连续的长时间序列的冬春季高原积雪观测资料，可以做多种科学分析。由于中国气象局在高原地区观测台站数目在近年来逐渐减少，而卫星遥感资料时间比较短。因此，这套高原积雪资料非常宝贵。. （2）通过分析高原积雪因子与太阳活动参数多时间尺度的同期和滞后相关，得到对太阳活动响应最显著的积雪因子是春季积雪日数。积雪会放大或者抵消太阳活动对中国夏季降水的影响，与太阳活动协同作用于东亚季风和降水。同时，太阳活动调节着积雪与中国夏季降水的关系，在太阳活动高（低）年份夏季雨带的位置比较偏北（南）。. （3）太阳活动通过影响平流层大气温度和环流，以及大气长波的垂直传播，进而影响对流层大气和高原积雪，即为top-down机制；另外，太阳活动通过影响海温和潜热通量，改变海气相互作用，进而影响高原降水和积雪，此为bottom-up机制。太阳活动通过这两个机制共同影响高原积雪的强度和空间分布。. （4）数值试验结果显示，高原地区对太阳活动有明显的响应，温度和降水的年代际方差占比最大。太阳活动强（弱）的年份，大气温度偏高（低），高原积雪增多（减少）。. 项目组研究结果表明，在利用高原积雪预测我国汛期降水的时候，需要考虑太阳活动的影响和调节作用；气候系统模式需要较好地体现太阳活动影响大气、海洋和积雪的top-down、bottom-up物理过程，才能在气候预测业务中发挥更好的作用。