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东亚大槽和东亚西风急流(EAJS)是东亚地区两个重要的环流系统。以往很多研究利用东亚大槽强度变化来表征东亚冬季风(EAWM)的强弱变化,对EAWM的年际变化甚是关注,但是对于其年代际变化机制仍然认识不足;另一方面,对于EAJS的研究多关注其强度和经向位置的变化,对于其纬向位置的变化研究相对较少。本文基于观测资料分析和数值模拟试验,对于东亚大槽年代际变化机制和EAJS纬向位置变化特征进行了研究。主要结果包括以下四个方面: 1.东亚大槽的年代际变化及机制 研究揭示出北太平洋西南部地区海温呈现出显著的年代际变化,它的年代际突变与东亚大槽的年代际突变相一致。该年代际海温模态在上世纪80年代中后期的增暖能够减弱东亚大槽、增强北太平洋涛动(NPO);减弱的东亚大槽能够增强纬向环流、减弱经向环流,从而减弱冷空气的南下,造成上世纪80年代中后期东亚地区的升温。数值模拟试验也验证了此物理机制。在长时间尺度上,东亚大槽强度指数与该海温年代际模态指数的变化也高度一致,进一步验证了此海温模态对东亚大槽年代际变化的贡献。 2.基于CAM3.5模式的AMIP类型试验中东亚冬季大气环流的年代际变化 利用USCLIVAR干旱小组基于CAM3.5模式运行的AMIP(The AtmosphericModel Intercpmparsion Project,大气模式对比计划)类型试验结果,研究发现模式对于东亚大槽在上世纪80年代中后期的年代际减弱有一定的刻画能力。东亚大槽对于北太平洋海温年代际模态的响应机制在模式中基本能反映出来:北太平洋西南部地区的显著增温,可以影响其上空的大气环流,造成准正压结构的响应,从而在东亚到北太平洋中纬度地区形成异常反气旋环流,减弱东亚大槽、减弱冬季风,使得东亚地区气温升高。 3.北太平洋海温模态的季节持续性及其对东亚冬季环流的预测价值 本论文发现上述研究指出的北太平洋海温年代际模态异常具有良好的季节持续性,而且ON SST_I(秋季海温指数)与DJF SST_I(冬季海温指数)有着较为一致的位相转变,两者的相关系数为0.62。通过分析ON SST_I相关的环流场,可以发现ON SST I与东亚冬季环流存在密切联系,这表明北太平洋海温模态异常可以从秋季持续到冬季,进而影响冬季大气环流,造成东亚大槽和东亚冬季风的异常。进一步利用ON SST_ I与东亚大槽指数进行交叉检验和独立样本预测试验,发现ON SST_I对东亚大槽强度变化具有一定的预测能力。 4.冬季东亚西风急流的纬向位置变化 冬季EAJS不仅有强度和经向位置的变化,也有很强的纬向位置变化,而这是以往研究很少关注到的。本研究发现,中高纬气候系统对于EAJS位置偏东具有重要的作用,而EAJS位置偏西则与热带气候系统有着更好的联系。EAJS偏东的年份,正位相的NPO能增强位于北太平洋上空的纬向风,使得EAJS位置偏东。EAJS偏西的年份,热带印度洋地区的对流活动较强,能够增强西风角动量从热带到副热带西风带的输送,从而引起EAJS西部风速的增强,进而使其中心位置偏西。从环流场上来看,与EAJS偏东相关的环流场是阿留申低压的加强、东亚大槽的加深,由此引起我国东北地区、朝鲜半岛以及日本地区低温异常。与EAJS偏西相关的环流场有:减弱的中亚上空的高压脊、低层南下的冷空气,从而导致中亚到我国南方的大范围偏冷。