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亚澳地区人口众多，气候变异过程复杂，频繁发生的高温、洪涝、干旱等极端事件，对人们的生命财产安全和社会经济发展具有显著的影响，因此对该地区气候变异机理的研究具有重要的科学和现实意义。已有研究表明，热带太平洋海温是影响亚澳气候变异的一个重要因子，但这些研究大多是探讨成熟期的厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)事件对同期或后期气候变化的影响。近期研究显示，北半球夏季期间（6～8月，以后简称夏季）的热带太平洋海温在20世纪80年代初发生了一次年代际突变，突变以后，热带中太平洋海温增暖，并且变率增大。本论文主要研究了在不同的年代际背景下，热带中太平洋海温对亚澳地区气候和极端气候有何不同的影响。得到的主要结论如下:
(1)热带中太平洋海温对北半球夏季中国和澳大利亚东部降水的影响在20世纪80年代初后显著增强，该影响进一步导致了上述两地降水的协同变化
研究显示，20世纪80年代初，热带中太平洋夏季海温发生了一次显著的年代际增暖，并伴有变率增大。突变以后，在暖的海温背景下，当热带中太平洋夏季海温为暖/冷位相时，同期热带中太平洋地区对流活动加强/减弱，赤道东风减弱/增强，海洋性大陆至热带中太平洋区域的沃克环流显著减弱/增强，同时西太平洋副热带高压（西太副高）和北澳气旋也显著减弱/增强;而且相较于突变之前，热带中太平洋海温引起的这些异常系统的位置明显西移。进一步的研究表明，突变后的热带中太平洋海温对亚澳地区降水产生了显著的影响，使得中国和澳大利亚东部地区6～8月的降水异常主导模态呈现出显著的共变特征。而在热带太平洋海温突变发生以前，在较冷的海温背景下，热带中太平洋夏季海温对中国和澳亚利亚东部同期降水的影响明显较弱。两地降水异常不存在共变关系。
(2)热带中太平洋海温对长江中下游和东澳地区极端降水的影响也在20世纪80年代初显著增强，并且海温与极端降水的相关比季节平均降水更高
通过分析中国和澳大利亚逐日观测降水资料发现，年代际突变后，热带中太平洋夏季海温与长江中下游及东澳地区极端降水事件也存在显著的关系，并且其关系要明显强于与季节平均降水的关系。机制研究表明，20世纪80年代初以后，暖的热带中太平洋海温造成热带中太平洋至中国南海地区大气加热增强，热带地区的大气异常在中国南海地区激发出北传的经向Rossby波列，引起了东亚地区大气环流的变化，从而对于影响中国长江流域重要的天气系统——江淮气旋的生成频次产生显著影响。江淮气旋的多寡，最终导致长江中下游地区夏季极端降水事件的多少。另一方面，热带中太平洋海温对澳大利亚北部地区的气旋生成频次也有重要的影响，从而使得澳大利亚东部地区极端降水事件的频次也显著变化。而在突变之前，热带中太平海温对江淮和澳大利亚北部气旋的影响较弱，从而对这两个地区的极端降水也不存在显著的影响。
(3)除了降水，热带中太平洋海温对欧亚中高纬地区以及澳大利亚南部的气温在20世纪80年代初之后也具有显著的影响
研究表明，在年代际突变后，热带中太平洋海温异常可以显著影响欧亚大陆中高纬地区夏季气温的主导模态，造成从西欧至东亚北部呈“冷—暖”相间的气温异常分布。机制研究表明，突变后，热带中太平洋海温对北半球大气环流的影响显著增强，在中太平洋以及西欧地区对流层高层出现显著的辐散风异常以及Rossby波源异常，从而激发沿北半球西风急流东传的Rossby波列，最终在欧亚大陆中高纬地区引起大气环流纬向波列异常模态。该模态可以通过影响欧亚地区的云量和温度平流等，最终造成该地区的夏季气温异常。另一个方面，热带中太平洋海温还可在西北太平洋—东亚沿岸激发经向的日本—太平洋(PJ)遥相关，与上述所提及的纬向波列共同对东亚北部气温产生影响。此外，热带中太平洋海温突变后，对澳大利亚南部气温的影响也有显著的年代际增强。研究表明，热带中太平洋海温的变暖可以引起澳大利亚南部西风急流增强，有利于该区域的表面气温异常偏暖。而热带中太平洋海温在突变以前，处于较冷的阶段，变率也相对较弱，对于南、北半球大气环流的影响有限。因此，对欧亚中高纬地区以及澳大利亚表面气温的影响也较弱。
(4)数值模拟试验表明，CAM5.3模式可以较好地模拟出东亚和澳大利亚地区气温和降水对于热带中太平洋海温增暖的响应，但是模式对于欧亚大陆中高纬气温响应的模拟能力较弱
为了进一步验证上述热带中太平洋海温影响的物理机制和考察数值模式的模拟能力，利用美国通用地球系统模式的大气分量模式(CAM5.3)开展了热带中太平洋海温增暖的敏感性试验。结果显示，模式可以较好地模拟出亚澳—太平洋地区大气环流对热带中太平洋海温变暖的响应，包括沃克环流的变化、对流层低层和高层的大尺度辐合辐散中心位置、垂直运动的空间分布以及低层水平风场等大气环流异常。因此，模式能较好地模拟出热带中太平洋夏季海温变化对同期东亚—澳大利亚地区降水和气温造成的影响，总体上能够抓住降水和气温异常的空间分布特征。另一方面，模式虽然也能在欧亚大陆中高纬度模拟出“冷—暖”相间的异常气温分布，但是模拟的位置与观测相比存在一定的差异，这主要是由于模式对欧亚大陆中高纬纬向大气波列的模拟能力较弱。
(1)热带中太平洋海温对北半球夏季中国和澳大利亚东部降水的影响在20世纪80年代初后显著增强，该影响进一步导致了上述两地降水的协同变化
研究显示，20世纪80年代初，热带中太平洋夏季海温发生了一次显著的年代际增暖，并伴有变率增大。突变以后，在暖的海温背景下，当热带中太平洋夏季海温为暖/冷位相时，同期热带中太平洋地区对流活动加强/减弱，赤道东风减弱/增强，海洋性大陆至热带中太平洋区域的沃克环流显著减弱/增强，同时西太平洋副热带高压（西太副高）和北澳气旋也显著减弱/增强;而且相较于突变之前，热带中太平洋海温引起的这些异常系统的位置明显西移。进一步的研究表明，突变后的热带中太平洋海温对亚澳地区降水产生了显著的影响，使得中国和澳大利亚东部地区6～8月的降水异常主导模态呈现出显著的共变特征。而在热带太平洋海温突变发生以前，在较冷的海温背景下，热带中太平洋夏季海温对中国和澳亚利亚东部同期降水的影响明显较弱。两地降水异常不存在共变关系。
(2)热带中太平洋海温对长江中下游和东澳地区极端降水的影响也在20世纪80年代初显著增强，并且海温与极端降水的相关比季节平均降水更高
通过分析中国和澳大利亚逐日观测降水资料发现，年代际突变后，热带中太平洋夏季海温与长江中下游及东澳地区极端降水事件也存在显著的关系，并且其关系要明显强于与季节平均降水的关系。机制研究表明，20世纪80年代初以后，暖的热带中太平洋海温造成热带中太平洋至中国南海地区大气加热增强，热带地区的大气异常在中国南海地区激发出北传的经向Rossby波列，引起了东亚地区大气环流的变化，从而对于影响中国长江流域重要的天气系统——江淮气旋的生成频次产生显著影响。江淮气旋的多寡，最终导致长江中下游地区夏季极端降水事件的多少。另一方面，热带中太平洋海温对澳大利亚北部地区的气旋生成频次也有重要的影响，从而使得澳大利亚东部地区极端降水事件的频次也显著变化。而在突变之前，热带中太平海温对江淮和澳大利亚北部气旋的影响较弱，从而对这两个地区的极端降水也不存在显著的影响。
(3)除了降水，热带中太平洋海温对欧亚中高纬地区以及澳大利亚南部的气温在20世纪80年代初之后也具有显著的影响
研究表明，在年代际突变后，热带中太平洋海温异常可以显著影响欧亚大陆中高纬地区夏季气温的主导模态，造成从西欧至东亚北部呈“冷—暖”相间的气温异常分布。机制研究表明，突变后，热带中太平洋海温对北半球大气环流的影响显著增强，在中太平洋以及西欧地区对流层高层出现显著的辐散风异常以及Rossby波源异常，从而激发沿北半球西风急流东传的Rossby波列，最终在欧亚大陆中高纬地区引起大气环流纬向波列异常模态。该模态可以通过影响欧亚地区的云量和温度平流等，最终造成该地区的夏季气温异常。另一个方面，热带中太平洋海温还可在西北太平洋—东亚沿岸激发经向的日本—太平洋(PJ)遥相关，与上述所提及的纬向波列共同对东亚北部气温产生影响。此外，热带中太平洋海温突变后，对澳大利亚南部气温的影响也有显著的年代际增强。研究表明，热带中太平洋海温的变暖可以引起澳大利亚南部西风急流增强，有利于该区域的表面气温异常偏暖。而热带中太平洋海温在突变以前，处于较冷的阶段，变率也相对较弱，对于南、北半球大气环流的影响有限。因此，对欧亚中高纬地区以及澳大利亚表面气温的影响也较弱。
(4)数值模拟试验表明，CAM5.3模式可以较好地模拟出东亚和澳大利亚地区气温和降水对于热带中太平洋海温增暖的响应，但是模式对于欧亚大陆中高纬气温响应的模拟能力较弱
为了进一步验证上述热带中太平洋海温影响的物理机制和考察数值模式的模拟能力，利用美国通用地球系统模式的大气分量模式(CAM5.3)开展了热带中太平洋海温增暖的敏感性试验。结果显示，模式可以较好地模拟出亚澳—太平洋地区大气环流对热带中太平洋海温变暖的响应，包括沃克环流的变化、对流层低层和高层的大尺度辐合辐散中心位置、垂直运动的空间分布以及低层水平风场等大气环流异常。因此，模式能较好地模拟出热带中太平洋夏季海温变化对同期东亚—澳大利亚地区降水和气温造成的影响，总体上能够抓住降水和气温异常的空间分布特征。另一方面，模式虽然也能在欧亚大陆中高纬度模拟出“冷—暖”相间的异常气温分布，但是模拟的位置与观测相比存在一定的差异，这主要是由于模式对欧亚大陆中高纬纬向大气波列的模拟能力较弱。