北大西洋海温对长江中下游盛夏高温热浪年际变率的贡献研究

Under global warming, heat waves have brought more and more harmful effects to social economy, industry and agriculture. It has great scientific significance to study the causes and the related prediction methods of heat waves. For the middle and lower reaches of the Yangtze River, high temperature is frequent during the midsummer (July and August). The interannual variability of high temperature are regulated by the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) and North Atlantic sea surface temperature (SST), etc. However, due to the significant interaction between ENSO and the North Atlantic SST, it is unclear how much the interannual variability of high temperature is affected by the North Atlantic SST. Therefore, using the observational analysis, dynamic diagnosis and numerical simulation, (1) we analyze the physical processes of the impact of the North Atlantic SST on the interannual variability of the high temperature over the middle and lower reaches of the Yangtze River and clarify the respective contributions of the western Pacific subtropical high (WPSH) and the East Asian subtropical jet (EASJ) in this process; (2) the interaction between the effects of the North Atlantic SST and the ENSO on the interannual variability of the high temperature are studied to distinguish the individual effects of the North Atlantic SST; (3) we explore the stability of the effects of the North Atlantic SST on the high temperature over the middle and lower reaches of the Yangtze River and the related mechanism. The purpose of this study is to improve the knowledge and understanding of the mechanism of the heat waves in China.

全球持续增暖背景下高温热浪给社会经济和工农业生产造成的危害日益加剧，开展高温的成因分析和预测方法研究具有重要的科学和现实意义。对长江中下游地区而言，盛夏（7、8月）是高温的频发期，高温的年际变率则受到厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和北大西洋海温等外强迫的调控。但是，由于ENSO和北大西洋海温之间存在显著的相互作用，高温的年际变率究竟在多大程度上是来自北大西洋海温的贡献目前并不清楚。因此，本研究拟通过观测分析、动力诊断和数值模拟等研究方法，（1）分析北大西洋海温对长江中下游盛夏高温年际变率影响的物理过程，阐明西太平洋副热带高压和东亚副热带急流在该过程中的各自贡献；（2）研究北大西洋海温和ENSO对长江中下游盛夏高温影响的相互作用，区分北大西洋海温的单独作用；（3）探究不同气候态背景下北大西洋海温对长江中下游盛夏高温影响的稳定性及其机理，旨在加深对我国夏季高温成因机理的理解和认识。

本项目在三年的实施期间按照计划书的研究思路进行了任务分解和全面实施，分析了北大西洋海温影响长江中下游盛夏高温年际变率的物理过程，研究了北大西洋海温与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）影响该区域盛夏高温热浪之间的相互作用，完成了拟定的研究内容，达到了预定的研究目标，主要研究成果为：1）探究了美国NCEP CFSv2、英国气象局（UKMO）HadGEM3和日本JMA/MRI-CPSv2等国际上先进的气候模式对长江中下游盛夏气温年际变率的预测能力，指出了ENSO和北大西洋中纬度海温是该区域盛夏气温年际变率的两个主要可预测性来源；2）揭示了国际上先进的气候模式对长江中下游盛夏气温的预测技巧存在显著的非对称性，表现为提前1至5个月时对长江中下游盛夏低温年的概率预报技巧显著大于高温年，阐明了ENSO对该区域低温年的影响大于北大西洋海温，而北大西洋海温对该区域高温年的贡献大于ENSO；3）对2018/19年冬季长江中下游持续连阴雨事件、2020年江淮流域超强梅雨事件和2022年盛夏长江流域极端高温事件等重大气候事件展开成因和归因研究，特别阐明了北大西洋海温和拉尼娜事件对2022年盛夏长江流域极端高温事件的共同影响，以及与北大西洋海温异常有关的巴基斯坦洪涝对此次极端高温事件的主导贡献。相关研究成果增强了对长江流域盛夏高温的理解和认识水平，并为提高该区域高温热浪灾害的预测水平提供参考依据。

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