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中国人口基数大,气象灾害频发,而目前我国短期气候预测水平有限,远不能满足国家需要。考虑到东亚—西太平洋地区是影响我国短期气候异常的关键区域,该区域的大气环流异常与我国旱涝等灾害的发生有直接的联系,因此,本论文主要着眼于“东亚—西太平洋地区夏季气候可预测性研究及预测因子分析”。本文首先利用资料分析和数值模拟方法研究了欧亚地区夏季大气环流的相关性及亚洲夏季风的关联信号,以期为欧亚地区的气候变异及可预测性研究提供科学依据;其次,基于亚洲—太平洋涛动(APO)与亚洲气候的紧密关联,我们关注了APO的可预测性研究,想要为亚洲夏季气候预测提供一个新的思路,并用年际增量的方法进一步改进了APO的预测结果;最后,我们研究了西太平洋副热带高压的年代际变化,并为东亚夏季降水年代际变化的可能成因提供了一个新机制。本论文的主要结论如下: 1.欧亚地区夏季大气环流年际变化的关键区及亚洲夏季风的关联信号 欧亚区域500百帕高度场年际变化的关键区包括热带区,中纬度的贝加尔湖与巴尔喀什湖之间以及欧洲地中海附近地区;表面气温的关键区主要位于海洋;海平面气压的关键区包括热带的海洋性大陆区域、印度洋和非洲大陆赤道附近部分区域、中高纬的贝加尔湖与巴尔喀什湖之间的地区。夏季大气环流年际变化的春季关键区明显西移/南退,特别是表面气温(其西太平洋区不再是关键区)。 通用气候系统模式CCSM4.0的大气模式在给定海温年际变化的情况下对于上述大气环流相关场及其关键区的模拟基本合理,其中500百帕高度场的模拟结果较好,海平面气压场的结果逊之;对于同期和前期的结果,模式都有夸大西太平洋海温影响的倾向。 对于东亚夏季风指数与大气环流的同期年际变化信号而言,其空间分布基本表现为以30°N为界呈西南东北向的波列状分布;其春季前期信号中,30°N以南的显著区几乎都位于海洋,30°N以北主要位于欧洲、巴尔喀什湖与贝加尔湖之间的地区。南亚夏季风指数的前期显著相关区比同期,明显西移/南退。总之,模式的模拟结果和观测结果相当吻合,但其同期模拟结果比前期的更好一些。这些结果说明:模式对于大气环流年际变化的耦合变化信息的刻画是基本合理的,这为利用气候模式进行有关可预测性研究和降尺度预测研究奠定了基础。 2.亚洲—太平洋涛动(APO)的预测及改进 DEMETER计划中的ECMWF,CNRM,和UKMO模式对于1959~2001年夏季(JJA) APO的年际变率表现出了较好的预测能力,其中,对北太平洋对流层上层温度年际变率的预测水平要高于对亚洲对流层上层温度年际变率的预测。同时,模式成功预测出了与APO有关的环流场异常,包括在强APO年,南亚高压和热带东风急流的增强,西太平洋副热带高压的减弱,亚洲夏季风的增强。然而,模式对于APO趋势变化的预测能力较低。 年际增量方法对于上述DEMETER模式预测APO的不足有显著改进。其中,年际增量方法有效的改进了模式对于亚洲上空温度年际变率的预测,因此提高了模式对于APO年际变率的预测水平;同时,由于充分利用了观测资料,运用年际增量方法之后的模式结果成功预测出亚洲上空对流层上层温度的下降趋势,北太平洋上空对流层上层温度的上升趋势以及APO的减弱趋势。 3.西太平洋副热带高压(副高)的年代际变化 NCEP/NCAR再分析资料显示,相对于1948~1978年,1979~2009年西太平洋地区(大致为15。N~30°N,120°E~150°E)与副高有关的气候变量的主要年代际信号表现为:850 hPa反气旋环流减弱,海平面气压降低,相对涡度在中低层(1000~600 hPa)出现正异常,副高控制范围内(17.5°N~32.5°N)最大经向风东移。以上的结果说明,相对于1948~1978年,副高在1979~2009年减弱东退。850hPa扰动位势高度场,由于扣除了全球变暖引起的位势高度增加的影响,能够正确的反映出副高在1979年之后东退的年代际信号。伴随着副高在1979~2009年减弱东退,印度夏季风输送的水汽在长江中下游流域夏季降水中扮演着重要的角色。