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华南春季及初夏（3～6月）降水占全年总量50％以上，这种“前汛期”降水的年际变率同样很大，严重的洪涝与干旱灾害给当地生产和生活造成巨大的经济损失，所以亟待加强春季及初夏降水年际变化机制的研究，从而有效提高短期气候预测水平和防灾减灾能力。近年来，北太平洋海气耦合振荡系统对北半球乃至全球气候的影响越来越受到气象学家和海洋学家的高度重视，特别是太平洋年代际振荡(PDO)对厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的调制作用及其协同影响。 本论文在评估最新发布的两套20世纪大气再分析资料反映东亚气候变率性能的基础上，结合更长时间的降水和海洋资料，揭示了我国华南初夏降水的年代变化和东部春季降水的时空变率及其与PDO和ENSO的联系。基于CMIP5模拟结果并利用中国科学院大气物理研究所发展的FAMIL和美国NCAR的CAM5大气环流模式开展敏感性数值试验，深入探究了PDO调制ENSO及其对中国东部春夏季降水影响的物理机制。 主要结论如下: (1)两套20世纪大气再分析资料在东亚季风区的适用性 从气候态、年际和年代际变率的角度，评估了NOAA和ECMWF发布的两套完整覆盖20世纪时间范围的大气再分析资料（20CRv2c和ERA-20C）在东亚季风区的适用性及可靠性。两套资料均能合理地再现东亚季风区春、夏季大气环流、地表气温和降水的气候态，但20CRv2c在中纬度对流层整层温度偏暖，高纬度和低纬度偏冷，导致对流层高层40°N以南（北）出现东（西）风异常，低层东亚地区呈现反气旋环流异常;ERA-20C在东亚季风区内对流层整层均呈现冷偏差，风场偏差较小，在春夏季环流、地表气温和降水的气候态的表征方面均优于20CRv2c。东亚夏季风强度指数和南海夏季风爆发指数的时间演变表明，这两套再分析资料均能较好地反映东亚夏季风的年际变化，只是20CRv2c表征东亚夏季风爆发日期总体上比ERA-20C偏早，这与20CRv2c和ERA-20C的对流层中高层温度气候态偏差有关。基于两套资料各自的季风强度指数回归的降水场和地表气温场与观测值空间分布基本一致，但20CRv2c表征的气温异常中心位置偏移且强度偏强。从整个20世纪来看，1920年以前，两套资料表征的季风强度指数变率不一致，降水变率和观测差异较大;1920年以后，二者表征的季风强度指数的年际和年代际变化特征一致性较好，但ERA-20C能更清楚地再现东亚夏季风以及华南、长江中下游和华北降水的典型年代际突变现象。 (2) PDO影响华南初夏降水年代际变率的机理 基于华南地区10个始于1926年连续观测的台站降水序列，将10个测站平均的6月降水量定义为华南初夏降水(SCMR)指数，从而构建了更长的SCMR指数序列。在年代际尺度上，SCMR指数和PDO呈现显著负相关关系。在PDO正相位期间，赤道中东太平洋、南海(SCS)和西北太平洋(WNP)海温为正异常，中纬度北太平洋海温为负异常。SCS-WNP的暖海温异常激发出局地的异常低层气旋和异常对流;同时赤道中东太平洋暖海温异常激发的反向Walker环流而导致海洋大陆地区出现异常下沉气流。该异常下沉运动同时激发沿华南所在经度带的异常经圈环流，加强SCS-WNP区的异常对流。该异常对流激发经向传播的Rossby波，导致中国东部出现异常反气旋。受该反气旋与SCS-WNP异常气旋之间东北风辐散气流影响，则华南降水偏少。另一方面，北太平洋的海温负异常和赤道太平洋海温正异常形成强烈的经向温度对比，并在对流层高层激发出类似的位势高度经向梯度，导致副热带高空急流加强，其南侧异常辐散气流向华南高空辐合，且SCS-WNP异常对流的高空辐散气流也向华南辐合，加强华南气流异常下沉，使得降水偏少。CCSM4模式对20世纪气候的CMIP5模拟结果证实了PDO和SCMR在年代际尺度上的负相关关系及其物理联系。 (3)中国东部春季降水时空变率及主导模态与PDO-ENSO事件的联系 近百年的中国东部春季降水资料的经验正交分解(EOF)表明，降水异常的第一主导模态(EOF1)是长江以北地区一致偏多或偏少的单极型空间分布。第二主导模态(EOF2)的降水异常呈南北向的偶极型分布，当华南降水显著偏多（少）时，黄河中下流降水偏少（多）。根据关联表的统计分析发现，这两个主导模态的年际变化与不同PDO背景下的ENSO(PDO-ENSO)事件存在显著的相关关系。EOF1模态的年际变化与反位相PDO-ENSO事件呈显著的正相关，即EN CPDO（PDO冷相位期间的El Ni(n)o）通常导致长江以北地区降水偏多;LNWPDO(PDO暖相位期间的LaNi(n)a)则相反。EOF2模态的年际变化与同相位PDO-ENSO事件呈显著正相关，华南春季降水通常在EN WPDO（PDO暖相位期间的El Ni(n)o）年份显著偏多;在LN_ CPDO(PDO冷相位期间的La Nifia)年份则显著偏少。 (4) PDO对ENSO影响中国东部春季降水的调制过程 当PDO和ENSO同相位时，因ElNi(n)o(La Ni(n)a)和PDO暖（冷）位相的海温异常发生同向叠加，EN_WPDO事件期间的赤道中东太平洋海温暖异常显著加强，并激发出强大WNP异常反气旋，但受同样加强的北太平洋海温冷异常影响，WNP异常反气旋主体位于南海及菲律宾以东洋面上空，而北太平洋和东亚上空则为强大的异常气旋，二者呈经向偶极型分布。华南位于二者之间的异常西南水汽辐合区，因而降水偏多，即EOF2模态。反之，LN_CPDO导致华南降水偏少，即反相的EOF2模态。当PDO和ENSO反相位时，因El Ni(n)o(LaNi(n)a)和PDO冷（暖）位相的海温异常发生反向叠加，EN_CPDO事件期间的赤道中东太平洋暖异常明显减弱，其激发的低层WNP异常反气旋同样减弱。但在PDO冷相位的北太平洋海温暖异常影响下，WNP异常反气旋向北发展至朝鲜半岛及日本上空，中国东部受异常西南水汽影响。另一方面，在北太平洋暖海温的影响下，对流层高层在长江以北地区以及北太平洋上空为反气旋性环流异常，高空辐散加强，有利于水汽辐合抬升，导致长江以北地区降水显著偏多，即EOF1模态。反之，LN_WPDO导致长江以北降水偏少，对应EOF1的反向分布。 (5) PDO-ENSO事件影响中国东部春季降水的数值模拟 大气环流模式FAMIL和CAM5模拟结果表明，在EN_WPDO(EN_CPDO)异常海温驱动下，华南（长江以北）春季降水显著偏多;海气耦合模式CCSM4的20世纪气候模拟结果同样表明，EN_CPDO(LN_WPDO)期间，长江以北春季降水偏多（偏少），而EN_WPDO(LN_CPDO)期间，华南降水显著偏多（偏少），可见大气环流模式和海气耦合模式均可证明，同位相PDO-ENSO事件通常导致华南地区发生降水异常，反位相PDO-ENSO则导致长江以北地区出现降水异常。三个模式均能再现同位相PDO-ENSO事件期间低层环流的经向偶极型异常环流，和反位相PDO-ENSO事件期间WNP异常反气旋的北伸现象。北太平洋和热太平洋的海温敏感性试验表明，北太平洋的冷海温异常可以在中纬度北太平洋和东亚地区激发出海平面气压负异常，且能够促使赤道中东太平洋暖海温激发的WNP异常反气旋向南收缩。因此，数值模拟结果和诊断资料均表明，PDO调制ENSO环流异常的一种可能途径是，与PDO有关的北太平洋的海温异常通过激发热带外大气环流异常来调制ENSO相关的WNP异常反气旋的强度和形态，进而影响中国东部春季降水。