季风因海陆热力差异随季节变化而形成。我国位于东亚季风区,研究亚洲季风对我国天气气候的影响不仅是跟踪国际大气科学前沿,而且是防灾减灾、保障国民经济可持续发展的需要。本项目拟利用Ertel位涡方程、Hynes and MacIntyre的位涡理论,结合热力适应理论和Gill型的非对称Rossby流型的分析,通过历史资料诊断分析、理论研究和数值试验去研究青藏高原上空加热的季节变化所激发的位涡制造及其对气候的影响;南亚海陆热力对比的季节变化所激发的位涡制造及其对季风爆发的影响;以及青藏高原及南亚不同区域陆面分布的组合对亚洲季风区大气环流季节变化的影响。通过本项研究去认识青藏高原与南亚不同陆地的组合对不同的亚洲季风子系统的爆发和发展的贡献,揭示其相关机制,为改进季风爆发的气候预测提供理论依据。
本项目采用资料诊断、理论分析和数值模拟相结合的方法,揭示了青藏高原及亚洲南部次尺度海陆分布对亚洲夏季风爆发进程的影响。冬季,由于高原对西风带的动力性阻挡作用,形成以高原为轴的"偶极子"型偏差环流,且高原的北侧是反气旋式环流而南侧是气旋式环流。春季,随着高原感热的加强,其东南侧的西南气流加强,形成我国江南的持续性春雨。改变青藏高原地形高度的数值试验表明,高原的存在是江南春雨形成的根本原因,它的存在还影响着亚洲南部次尺度海陆的热力状况。在季风爆发前,总有高层高位涡向低层的输送,使得低层热源区非绝热加热制造的正位涡得以维持和加强,低层气旋式环流由于正位涡的增加而形成和加强,则亚洲夏季风在近地层位涡增强地区的东部爆发。数值试验证明,南亚次尺度陆地有利于越赤道气流的产生,青藏高原的"热力滑轮"作用和机械作用总是使得夏季风首先在高原东南面的海洋东岸-陆地西岸爆发。青藏高原在夏季不仅是大气运动的热源,而且是重要的负涡度源。它所激发的水平环流和垂直运动与大陆尺度加热所激发的水平环流和垂直运动同相地叠加,从而增强了东亚夏季风而减弱了南亚夏季风。实现了大气环流模式SAMIL与海洋模式、陆面模式的耦合。