热带大气低频振荡影响江淮流域持续性极端降水的数值模拟及预报应用

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41175059
项目类别：
面上项目
资助金额：
70.0万
负责人：
毛江玉
依托单位：
中国科学院大气物理研究所
学科分类：
D0504.大气动力学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
郝赛；尹姗；徐寒列；雍阳阳；吴小飞；
关键词：
热带大气低频振荡江淮流域持续性降水中期天气预报数值模拟

项目摘要

热带大气低频振荡的发生和传播影响着亚洲夏季风的季节内变化。本项目利用多种资料深入揭示引发江淮流域持续性极端降水（阶段性旱涝）事件的热带大气低频振荡的基本事实。利用数值模拟从海气相互作用角度探究起源于赤道西太平洋的准Rossby波对流-环流耦合系统的产生和传播机理，明确其影响江淮流域持续性降水事件的动力学过程。根据热带对流-环流耦合系统发生的前期异常信号，应用数理统计（Bayesian Wavelet-banding模型）方法，建立能够反映极端降水事件演化的统计预报方程，提高中期天气预报技巧。

结项摘要

本项目利用资料诊断、数理统计和数值模拟相结合的方法超额完成了原计划各项研究内容；已发表核心期刊论文13篇（其中SCI论文9篇）；相关成果在国内外学术会议得到了广泛交流。.基于多源资料分析，揭示出夏季江淮流域持续性极端降水事件的发生与北半球夏季热带大气低频振荡（BSISO）两种主要模态存在密切关联。第一种模态BSISO1表征经典的向北传播的对流-环流耦合系统，异常气旋与反气旋的空间结构呈现为一种西北–东南向的类似Rossby波的波列，其主要周期为30–60天；第二种模态BSISO2表征向西北传播的类似锋面结构的环流系统，异常波列呈西南–东北走向，主要周期为10–25天。这两种模态反映了亚洲夏季风的季节内振荡向北传和西北传播特征，发现它们对我国江淮流域及华南地区降水的季节内变率有显著影响。当BSISO1和BSISO2在东亚季风区北传的过程中，在南海至江淮流域所在经度带上强迫出一个经向垂直环流圈；低层偏南气流有利于向江淮流域输送水汽，导致大气不稳定度增加、同时高层辐散抽吸作用引起对流层中层出现较强的上升运动，形成江淮流域的湿位相；反之，江淮流域发生干位相。由于BSISO1模态呈现为四极型空间结构，在东亚和南亚季风区表现为互补的两个经向偶极子，提出了表征南亚季风区和东亚季风区BSISO1基本结构的偶极型指数及其定义。分别称为南亚偶极型指数和东亚偶极型指数，由此表征南海-西太平洋准Rossby波列的发生发展与上游扰动的关系。在CMIP5海气耦合模式评估的基础上，利用中国科学院大气物理研究所FGOAL_s2模式进行了大量敏感性数值试验,从海气相互作用的角度证实了印度洋前期抑制对流异常通过改变上层海洋热状况，进而加热其上空大气及水汽辐合产生活跃的深对流，随后向东传播至赤道西太平洋，激发非对称Rossby波，在南海-西太平洋区域出现北传现象。基于数值模拟和理论分析，揭示出准Rossby波列自赤道西太平洋向南海的北传主要通过“垂直北风切变”机制。根据中国东部夏季降水总量异常及其季节内变率与BSISO预报因子的密切关系、提出了小波-多元回归的预报新方法、并利用贝叶斯小波频段 (Bayesian Wavelet-banding)数理统计方法开展了季节内尺度的试验性中期延伸期（15天）预报，显示出了良好的应用前景。