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本文利用中国台站观测的降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA海温资料,分析了20世纪90年代末中国梅雨降水年代尺度异常以及中国降水年际振荡的主要特征及其可能原因,并利用数值试验加以验证。还评估了耦合模式的梅雨年代尺度异常的集合预报能力,并且分析了模式的预报误差及其产生原因。最后,研究了中国降水主要年际周期(准两年、准四年)振荡的循环特征及其可能机制。本文得到的主要结果如下:
(1)揭示了20世纪90年代末中国梅雨雨带年代尺度北移的事实,1999年以前梅雨雨带主要位于长江及其以南地区,1999年以后雨带北移到了长江以北的淮河流域。梅雨带北移前后东亚大气环流也出现了明显变化,包括:东亚副热带扩张、东亚急流北移和夏季风前缘北推等,而这一系列环流系统变化也有利于梅雨雨带的北移。
(2)发现了20世纪90年代末热带太平洋类似年代际“La Ni(n~)a”型海温变化趋势,其中又以热带西太平洋的增温最为显著。接下来的敏感性试验证明,20世纪90年代末热带西太平洋的年代尺度增温,有利于西太副高东撤、北跳和东亚夏季风前缘北推,可能是导致这次梅雨雨带年代尺度北移的原因。
(3)通过检验利用全球海气耦合模式BCC_CM1.0进行的集合预报结果发现,模式预报的20世纪90年代末热带西太平洋海温呈年代尺度降低趋势与观测的结果正好相反,这可能是导致模式预报的梅雨雨带出现年代尺度南移而未能预报出实际雨带北移的原因。此外,在检验BCC_CM1.0对梅雨的预报能力时发现,模式存在预报的雨带系统性偏北的偏差。而此偏差的出现,一方面可能与模式预报的青藏高原上空高度场偏低导致的东亚季风区气压梯度增加、东亚夏季风前缘北推有关,另一方面可能与模式系统内部预报的热带西太平洋海温偏高,La Ni(n~)a事件预报的偏多导致的西太副高偏北偏东、东亚夏季风前缘北进有关。
(4)本文利用S-EOF等方法研究了中国降水主要年际周期(准两年、准四年)振荡的时空演变特征及其产生机制。中国降水准两年周期振荡不仅与热带低纬地区海气耦合过程有关,而且与中低纬相互作用密切相关。热带低纬地区的TBO信号通过经向遥相关波列可以传输到东亚副热带及中高纬度地区,使得东亚副热带季风环流系统包括中国降水产生TBO振荡。而伴随ENSO四年周期循环过程出现的热带太平洋El Ni(n~)o和La Ni(N~)a事件可以通过遥相关作用影响东亚地区大气环流和中高纬度Rossby波列的形态是影响我国降水准四年周期振荡的可能原因。