項(xiàng)目簡(jiǎn)介：   與其它緯度帶不同，大氣能量方程在副熱帶不能簡(jiǎn)化，發(fā)展副熱帶氣候動(dòng)力學(xué)是大氣科學(xué)面臨的挑戰(zhàn)。開(kāi)展海陸氣相互作用的時(shí)空變化規(guī)律及其對(duì)平均副熱帶高壓（簡(jiǎn)稱(chēng)副高）和我國(guó)氣候影響的研究，能為提高我國(guó)短期氣候預(yù)測(cè)水平提供理論基礎(chǔ)，屬當(dāng)代 "世界氣候研究計(jì)劃"(WCRP)的前沿。

1980年代以來(lái)，項(xiàng)目組圍繞上述問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)研究，發(fā)展FGOALS_s氣候系統(tǒng)模式進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)，開(kāi)展理論研究和診斷分析，取得如下創(chuàng)新性或原創(chuàng)性成果：

1．建立全型渦度方程、熱力適應(yīng)、Sverdrup熱力平衡等理論對(duì)平均態(tài)副高進(jìn)行系統(tǒng)研究；證明地球自轉(zhuǎn)、非絕熱加熱及摩擦耗散等是其形成的根本原因；不同加熱形式在副高形成中作用不同，其中地表感熱起著基本作用。由此提出"四葉型加熱"拼圖理論去解釋副高形成，被認(rèn)為是"高度原創(chuàng)性"工作。

2．發(fā)展青藏高原氣候動(dòng)力學(xué)，建立"青藏高原感熱氣泵"理論。證明強(qiáng)大的"青藏高原感熱氣泵"調(diào)節(jié)著亞洲季風(fēng)，錨定季風(fēng)爆發(fā)地點(diǎn)，使亞洲季風(fēng)呈現(xiàn)顯著階段性；證明青藏高原夏季是大氣強(qiáng)大的負(fù)渦度源，調(diào)控著北半球大氣定常環(huán)流的分布。

3．揭示兩半球均存在"副熱帶環(huán)狀活動(dòng)帶"和"高緯度環(huán)狀活動(dòng)帶"，兩者通過(guò)平均經(jīng)圈環(huán)流相聯(lián)系，形成環(huán)狀濤動(dòng)，其變化影響著春季中國(guó)西北地區(qū)沙塵暴和夏季長(zhǎng)江中下游降水。2004年被中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程成就展收錄。

4．揭示東亞獨(dú)特的中層云成因及其云輻射強(qiáng)迫特征，提出陸地層狀云輻射反饋機(jī)制，發(fā)現(xiàn)并合理解釋了全球變暖背景下中國(guó)東部變冷等特殊氣候變化的成因；通過(guò)改進(jìn)云參數(shù)化顯著提高了耦合模式FGOALS_s的性能，通過(guò)其數(shù)值試驗(yàn)研究，揭示青藏高原和海陸分布共同影響氣候格局和亞洲季風(fēng)爆發(fā)過(guò)程的新事實(shí)。

項(xiàng)目組在1984-2005期間發(fā)表SCI論文80篇；有143篇被SCI引用796次，其中他人引 553次；CSCD收錄論文200篇，有206篇被引用1103次，其中他人引647次；10篇代表性論文SCI他引103次、總他引196次。有關(guān)副高、海陸氣相互作用影響我國(guó)氣候的專(zhuān)著5部。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

1． 本研究構(gòu)建了一個(gè)新的適用于研究非線(xiàn)性、開(kāi)放、耗散系統(tǒng)的理論框架；拓展了動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的整體觀(guān)。用多圈層相互作用思想，采取理論研究、數(shù)值模擬和敏感性試驗(yàn)相結(jié)合的手段，突破傳統(tǒng)的內(nèi)部變量自相關(guān)和互相關(guān)研究方法的限制，通過(guò)揭示表面感熱加熱、潛熱凝結(jié)加熱、輻射冷卻和云－輻射反饋的地區(qū)和季節(jié)變化規(guī)律及其垂直分布特點(diǎn)，揭示了海－陸－氣相互作用的時(shí)空分布特征影響副熱帶高壓和東亞季風(fēng)環(huán)流的新機(jī)制，以及不同緯度帶和南北半球相互作用影響我國(guó)短期氣候變化的規(guī)律。（屬氣候?qū)W，見(jiàn)論文1－10）

２．發(fā)展一系列研究副熱帶氣候變化的新理論，包括導(dǎo)得可用于非線(xiàn)性開(kāi)放耗散系統(tǒng)的全型渦度方程；建立"熱力適應(yīng)"理論及副熱帶Sverdrup加熱平衡關(guān)系，去揭示外熱源激發(fā)環(huán)流異常及副高單體形成的機(jī)理。

證明垂直非均勻加熱和地球自轉(zhuǎn)是決定副高平均態(tài)的基本因子；引入Ekman耗散理論去揭示大洋西部副高近地層下沉運(yùn)動(dòng)的機(jī)制；建立夏季副熱帶"四葉型加熱"拼圖導(dǎo)致副高形成的 "高度原創(chuàng)性"理論。（屬氣候?qū)W，見(jiàn)論文3－6）

３．揭示了副熱帶海陸氣相互作用對(duì)環(huán)流異常與氣候的影響：建立"兩級(jí)熱力適應(yīng)"和"Lindzen-Nigam"拓廣理論去揭示海表溫度異常（SSTA）影響副高異常的機(jī)理；揭示SSTA分布型影響大氣環(huán)流異常的機(jī)制。

建立 "青藏高原感熱氣泵"（TP-SHAP）的理論，證明其為夏季大氣的強(qiáng)大的負(fù)渦源，利用新一代氣候系統(tǒng)模式FGOALS_s進(jìn)行氣候模擬，揭示青藏高原和海陸分布共同影響氣候格局和亞洲季風(fēng)爆發(fā)的機(jī)制。（屬氣候?qū)W，見(jiàn)論文1－3，6）

４．提出副熱帶和高緯度環(huán)狀活動(dòng)帶的新概念，證明其翹翹板結(jié)構(gòu)，建立其物理模型，揭示其與平均經(jīng)圈環(huán)流的整體聯(lián)系，證明異常Ferrel 環(huán)流在環(huán)狀濤動(dòng)物理機(jī)制中占有重要角色。

揭示環(huán)狀濤動(dòng)與我國(guó)氣候相關(guān)的機(jī)制。發(fā)現(xiàn)前冬北半球環(huán)狀濤動(dòng)顯著影響春季西北地區(qū)沙塵暴頻率的年代際變化；提出"海洋橋"理論來(lái)解釋春季南半球環(huán)狀濤動(dòng)影響夏季長(zhǎng)江中下游降水的機(jī)制，為夏季降水預(yù)報(bào)提供新的非常有價(jià)值的預(yù)測(cè)信號(hào)。（屬氣候?qū)W，見(jiàn)論文7，8）

５．揭示了東亞獨(dú)特的中層云分布成因及其云輻射強(qiáng)迫特征和氣候效應(yīng)，提出了陸地層狀云的云輻射反饋機(jī)制，合理解釋了中國(guó)東部特殊的氣候變化現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)在全球變暖背景下歐亞副熱帶變冷與北大西洋濤動(dòng)（NAO）異常存在顯著聯(lián)系；青藏高原下游地區(qū)的春季變冷部分源自NAO在北非引起的溫度變化信號(hào)的東傳。改進(jìn)對(duì)流和低云參數(shù)化方案，發(fā)展適用于東亞的氣候系統(tǒng)模式FGOALS_s并開(kāi)展東亞氣候模擬。（屬氣候?qū)W，見(jiàn)論文2，9，10）

主要完成人：

1.  吳國(guó)雄

對(duì)本申請(qǐng)《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第1、2、３、５作了直接貢獻(xiàn)。項(xiàng)目總體規(guī)劃；理論創(chuàng)新，發(fā)展全型渦度方程、熱力適應(yīng)和兩級(jí)熱力適應(yīng)理論，引入摩擦效應(yīng)以擴(kuò)展PV-Theta理論；組織開(kāi)展海陸氣相互作用影響和副熱帶高壓形成機(jī)理的研究，組織模式發(fā)展和利用模式開(kāi)展青藏高原感熱效應(yīng)試驗(yàn)、水球試驗(yàn)等東亞季風(fēng)動(dòng)力學(xué)研究。本項(xiàng)目研究工作量占本人工作量的80％，見(jiàn)論文1，2，3。

2.  劉屹岷

對(duì)本申請(qǐng)《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第1、２作了直接貢獻(xiàn)，參與第３、5的研究。系統(tǒng)開(kāi)展副熱帶氣候動(dòng)力學(xué)研究，揭示非絕熱加熱的不同空間分布對(duì)副高形態(tài)變異顯著的不同影響以及其綜合的氣候效應(yīng)；揭示大氣環(huán)流對(duì)不同類(lèi)型外熱源的熱力適應(yīng)機(jī)制；揭示季節(jié)轉(zhuǎn)換期間南海季風(fēng)爆發(fā)與孟加拉灣季風(fēng)爆發(fā)的動(dòng)力聯(lián)系；開(kāi)展海陸熱力差異和青藏高原動(dòng)力和熱力強(qiáng)迫影響亞洲氣候的研究。本項(xiàng)目研究工作量占本人工作量的90％，見(jiàn)論文４，5，6。

3.  李建平

對(duì)本申請(qǐng)《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第1、4作了直接貢獻(xiàn)，參與第2的研究。系統(tǒng)開(kāi)展副熱帶與中高緯氣候相互作用研究，提出大氣環(huán)流環(huán)狀活動(dòng)帶的新概念和環(huán)狀濤動(dòng)的物理模型，揭示南、北半球環(huán)狀濤動(dòng)與中國(guó)氣候的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)春季南半球環(huán)狀濤動(dòng)和夏季長(zhǎng)江中下游降水的關(guān)系，提出"海洋橋"理論來(lái)解釋其機(jī)理；發(fā)現(xiàn)前冬北半球環(huán)狀濤動(dòng)是影響春季中國(guó)西北地區(qū)沙塵暴年代際變化的一個(gè)重要因子。該項(xiàng)研究工作量占本人工作量的60％，見(jiàn)論文７，8。

4.  宇如聰

對(duì)本申請(qǐng)《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第５作了直接貢獻(xiàn)，參與第１、３的研究。系統(tǒng)開(kāi)展東亞云－輻射強(qiáng)迫過(guò)程的診斷和模擬研究，揭示長(zhǎng)江流域獨(dú)特的中層云分布及其云輻射強(qiáng)迫特征，指出其與印度季風(fēng)區(qū)的不同；提出陸地層狀云的云輻射反饋機(jī)制；開(kāi)展云和對(duì)流參數(shù)化研究，發(fā)現(xiàn)通用氣候模式在對(duì)流性降水和大尺度降水分配比例上的問(wèn)題，改進(jìn)模式對(duì)大洋東岸低云和對(duì)流性降水的模擬，合作建立耦合系統(tǒng)模式。該項(xiàng)研究工作量占本人工作量的50％，見(jiàn)論文９。

5.  周天軍

對(duì)本申請(qǐng)《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第5作了直接貢獻(xiàn)，參與第1、4的研究。系統(tǒng)開(kāi)展北大西洋濤動(dòng)NAO及相關(guān)海氣相互作用過(guò)程模擬研究，揭示NAO對(duì)東亞氣候的影響，合理解釋在全球變暖背景下青藏高原下游氣候的獨(dú)特冷變化；指出導(dǎo)致中國(guó)夏季降水異常的水汽源地與氣候平均態(tài)源地不同；發(fā)現(xiàn)熱帶太平洋強(qiáng)迫在南極濤動(dòng)AO年際變化中的作用，利用模式證明AO的可預(yù)報(bào)性；合作建立和系統(tǒng)評(píng)估耦合系統(tǒng)模式；該項(xiàng)研究工作量占本人工作量的60％，見(jiàn)論文10。

10篇代表性論文：

1.   Tibetan Plateau Forcing and monsoon onset in South Asia and Southern China Sea /Mon. Wea. Rev.

2.   A nine-layer atmospheric general circulation model and its performance / Adv. Atmos. Sci.

3.   濕位渦和傾斜渦度發(fā)展/氣象學(xué)報(bào)

4.   Condensation heating of the Asian summer monsoon and the subtropical anticyclone in the Eastern Hemisphere / Climate Dynamics

5.   Relationship between the Subtropical Anticyclone and Diabatic Heating / J. Climate

6.   The Role of Bay of Bengal Convection in the Onset of the 1998 South China Sea Summer Monsoon / Mon. Wea. Rev.

7.   A modified zonal index and its physical sense / Geophys. Res. Lett

8.   Decadal change of the spring dust storm in northwest China and the associated atmospheric circulation / Geophys. Res. Let

9.   Climate effects of the deep continental stratus clouds generated by the Tibetan Plateau /J. Cliamte

10.  Sea-surface temperature induced variability of the Southern Annular Mode in an atmospheric general circulation model / Geophys. Res. Lett