青藏高原降水对印度洋海温的响应及21世纪降水预估

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南亚夏季风的爆发预示着南亚地区雨季的到来。其不仅对当地的农业和畜牧业有重要的影响,同时关乎生命和水资源安全。在雨季开始的时候(5月),降水增加非常迅速且伴随着很强的年际变率,尤其是在青藏高原地区。季风爆发的原因之一是印度洋和南亚地区之间的海陆热力差异。因此可以把印度洋看作影响南亚夏季风强度和高原降水的重要影响因子。在本研究中,我们从年际尺度上探究了印度洋海温和青藏高原降水的关系。相关系数空间分布图表明,印度洋海温变化有相当一部分是独立于热带太平洋海温的,并且与高原降水呈现负相关关系。接着通过定义一个海陆热力差指数,来衡量印度洋和南亚地区之间的热状况。发现南亚夏季风与海洋上的热状况为负相关,与陆地上的热状况为正相关,表明当海陆热力差增大时,南亚夏季风偏弱。进一步用日降水资料来详细探讨南亚夏季风与高原降水的关系,结果表明高原5月的降水鼻常主要是由于孟加拉湾季风引起,而6月的降水异常主要由印度季风引起。具体来讲,在海温高值年,暖海温通过加热其上方大气使海陆热力差增大,这不利于南亚夏季风的爆发,最终导致高原前雨季降水偏少。在海温低值年结论相反。  青藏高原降水在夏季达到最大,为了更好地找出影响青藏高原夏季降水的影响因子,本文采用典型相关分析(CCA)方法,建立了基于统计降尺度方法的青藏高原夏季降水预测模型。选取的三个预报因子来自于CMIP5的MPI-ESM-LR模式输出结果,分别为东亚500hPa位势高度场(ZG500)、热带印度洋海温(SST)和东亚850hPa经向水汽通量(MWVF850)。选取1961-2005年作为训练期,2006-2012年为验证期,最终对2013-2100年三种排放情境下的降水进行预估,结果表明基于单因子的统计降尺度模型的预报技巧高于模式直接输出结果,集合典型相关分析(ECC)的预报技巧更高;CCA的典型荷载特征向量很好的揭示了不同因子影响高原降水的机制;在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种不同排放情景下,青藏高原降水的趋势分别为-3.4mm/10a、2.4mm/10a和18.4mm/10a。
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