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索马里越赤道气流(CEF)与海洋性大陆越赤道气流是亚澳夏季风系统的重要组成部分,北半球夏季(6-8月)两支越赤道气流在年际尺度上存在翘翘板式的反向变化关系(负相关性,这里称为CEF-seesaw)。以前的研究显示,考虑它们的反向协同变化比仅考虑单支CEF变化更能提高亚洲夏季风降水的可预测性。本文在此基础上,研究了CEF-seesaw与海温异常的联系及物理机制,分析了气候模式对CEF-seesaw的预测能力,并探讨了CEF-seesaw的未来可能变化。 首先,利用ERA-interim再分析资料,分析了CEF-seesaw与热带不同区域海温异常之间的联系,利用ECHAM5模式进行试验,探讨了海温对CEF-seesaw的影响。随之,鉴于上面结果显示CEF-seesaw与ENSO事件关系密切,采用更长序列的20世纪再分析资料(ERA-20C),分析了CEF-seesaw与不同类型的ENSO事件的联系,考虑模式模拟的不确定性,利用非静力UM-GA6大气环流模式,探究了ENSO影响CEF-seesaw的物理机制。然后,分析了不同季节预报模式中CEF-seesaw及CEFs的预测技巧。最后,利用CMIP5模式提供的历史试验、工业革命前参照(piControl)试验和不同典型浓度路径排放情景(RCPs)试验数据,评估不同气候模式对CEF-seesaw的模拟能力,讨论了CEF-seesaw关系以及CEF气候态在未来的可能变化。主要结果总结如下: 1.CEF-seesaw与热带海温异常的联系 统计分析结果显示,CEF-seesaw指数与三个热带大洋海温(包括ENSO、IOD及大西洋Ni(n)o)均存在显著的相关。在去掉与ENSO有关的信号后,CEF-seesaw现象显著减弱,而单独去掉IOD或大西洋Ni(n)o信号后,CEF-seesaw变化不大,说明CEF-seesaw主要与ENSO联系。利用ECHAM5模式进行分区域的海温异常试验,证实了CEF-seesaw主要受ENSO调制。 2.不同类型的ENSO对CEF-seesaw的影响 鉴于存在两类不同的ENSO事件及ENSO本身存在关于位相的非对称性,进一步讨论了不同类型ENSO(中部型与东部型的El Ni(n)o/La Ni(n)a)对CEF-seesaw的影响。再分析资料及模式结果显示,海洋性大陆越赤道气流与两类ENSO事件均存在很高的正相关,而索马里越赤道气流与ENSO之间联系相对较弱,只与东部型El Ni(n)o存在显著的负相关性,因此,CEF-seesaw的产生主要与东部型El Ni(n)o事件有关。与ENSO密切相关的西太平洋海温异常是引起海洋性大陆越赤道气流变化的主要原因。另一方面,赤道中东太平洋的暖海温通过调制热带纬向环流,并在北半球夏季环流背景下,在北印度洋激发东风异常,有利于在索马里沿岸产生异常的北风,即减弱索马里越赤道气流的强度。 3.越赤道气流和CEF-seesaw的季节可预测性 利用已有的三个季节预测模式,分析了CEF-seesaw与两支CEFs的可预测性。结果表明:模式可提前4-5个月对CEF-seesaw进行有效预测技巧。就单支CEF而言,模式对海洋性大陆越赤道气流的预测技巧要远高于索马里越赤道气流,模式对前者的有效预测技巧(距平相关系数评分大于0.5)可达5个月以上(即从2月初开始起报),而对后者2个月以上就不具有预测技巧。 4.CMIP5模式对CEF-seesaw的模拟与预估 对43个参加CMIP5的耦合模式历史试验进行了评估。结果表明:多模式集合平均能很好地模拟出越赤道气流的气候态位置、强度以及标准差分布,其中,30个模式中存在显著的CEF-seesaw现象。进一步分析表明,模式中是否存在显著的CEF-seesaw取决于模式能否模拟出索马里越赤道气流与赤道中东太平洋海温异常的联系,验证了东部型ENSO事件对CEF-seesaw的重要作用。两支越赤道气流间的反位相变化在piControl试验,RCP4.5和RCP8.5试验中均存在且无显著差别,说明了CEF-seesaw受外强迫的影响不大。就单支CEF的气候态强度而言,随着全球继续变暖,海洋性大陆越赤道气流将增强,而索马里越赤道气流的变化不大。