973计划子课题任务书剖析

1、国家重点基础研究发展计划（973计划）课题任务书项目名称：气候变暖背景下我国南方旱涝灾害的变化规律和机理及其影响与对策课题名称：气候变暖背景下亚洲季风与我国南方旱涝灾害的关系 课题编号：2013CB430202中华人民共和国科学技术部制2012年8月30日 、研究内容气候变暖背景下，亚洲季风的区域响应，这一科学问题关系着亚洲季风区的 经济、农业等社会活动的持续发展。我国处于东亚季风区，每年的天气气候深受 季风活动的影响，特别是在 5-9月的汛期，中国大范围地区的降水分布、降水带 移动以及旱涝灾害在很大程度上受夏季风控制。由于季风的年际变率和季节内变 率很大，经常带来干旱洪涝、严寒酷暑等各种灾害

2、性气候，特别是夏季风爆发的 早晚、向北推进的快慢及其强度直接影响到我国汛期旱涝极端事件的发生频率和 主要季风雨带的时空分布。在全球气候变暖背景下，近几年我国南方旱涝灾害及 极端天气气候事件频发，例如，2006年川渝出现特大高温干旱，2007年夏季重庆遭遇严重暴雨洪涝，2008年初南方遭受低温雨雪冰冻灾害，2011年春季长 江中下游干旱及入夏旱涝急转等重大旱涝事件。这些事件的频繁发生是否与气候 变暖背景下，亚洲季风年代际变异相关？在气候变暖背景下，亚洲季风发生了怎 样的变异？我国南方旱涝灾害对气候变暖的响应特征和相关物理机制是什么？未 来的亚洲季风及我国南方旱涝灾害发生规律如何演变？要回答上述科

3、学问题，进 行气候变暖背景下亚洲季风的变异及与我国南方旱涝的研究显得至关重要。因此,本课题的研究内容，不但具有科学理论意义，而且也具有实际应用价值。为此， 本课题开展以下三方面的研究。（1）气候变暖背景下亚洲季风系统格局和水分循环的变化分析变暖背景下亚洲季风（南亚季风和东亚季风）各系统成员的内部结构、 季节演变、年际变化、年代际变化趋势及其突变特征；深入探讨东亚季风和南亚 季风对气候变暖响应的年代际差异，研究影响东亚和南亚季风系统的关键因子在 变暖背景下的变化趋势和主要特征；深入分析变暖背景下南亚季风、东亚热带季 风与东亚副热带季风配臵关系的年代际变化，并在此基础上探讨南亚季风对东亚 季风的可

4、能影响；研究变暖背景下亚洲季风区水分循环（水汽输送和收支）的变 化趋势和主要特征，分析水分循环的变化对南亚季风和东亚季风变异的可能影响。 最终，揭示变暖背景下亚洲季风系统格局和水分循环变化的新事实。分析全球变暖背景下亚洲季风变异的特点及与水分循环的关系，重点分析亚 洲季风系统中西太平洋副热带高压与其他成员的相互关系及其对季风区水汽路径 和强度的影响；探讨西太平洋副热带高压的年际-年代际变化特征在亚洲季风系统 格局变化过程中的影响作用；揭示影响中国南方旱涝异常的水汽输送及其异常特 征以及在全球变暖背景下影响我国南方的水汽输送异常机理。亚洲季风季节进程的变化与南方旱涝的联系及其机理提出定量描述南海

5、夏季风爆发早晚的新指标，并在此基础上深入分析南海季 风爆发早晚对我国南方旱涝的可能影响；分析东亚热带季风季节内振荡对气候变 暖的响应特征，研究造成这种季节内振荡年代际差异的可能原因，并探讨其对我 国南方旱涝的影响；分别探讨印度季风和东亚季风建立、活跃、持续、中断对气 候变暖的响应特征，并在此基础上进一步分析这些进程的年代际差异与我国南方 旱涝的联系及其影响机理，特别是气候变暖影响我国南方季节性连旱、连涝以及 旱涝并存、旱涝急转等极端气候事件的可能机理。南方旱涝对亚洲季风年际-年代际变化的响应及其机制分析变暖背景下，亚洲季风强度、副热带季风、热带季风对不同系统成员的 年际变化的响应特征，特别是着

6、重探讨东亚副热带季风与我国南方旱涝联系的新 规律；研究年代际尺度上，亚洲季风系统及其不同成员对气候变暖的主要响应特 征和可能物理成因，重点分析气候变暖对东亚季风雨带和与东亚夏季风异常相关 联的极端旱涝事件的可能影响，并探讨其与我国南方旱涝年代际变率的关系。关键科学问题:确认全球变暖背景下亚洲季风系统多尺度变化特征，识别亚洲季风各子系统 的年际-年代际变化特征对我国南方旱涝的影响。(2)揭示全球变暖背景下亚洲季风区水循环变异的新特点及其对我国南方旱涝的 可能影响及其机理。特色与创新点:(1)揭示全球变暖背景下亚洲季风系统变异的新事实;揭示亚洲季风系统变异与我国南方旱涝的联系及其物理机理，为气候预

7、测提 供科学依据。定性估计印度洋，南海和西太平洋对东亚水分循环及我国旱涝的相对重要性。二、预期目标1、总体目标本课题紧紧围绕气候变暖背景下我国南方旱涝灾害对亚洲季风系统格局和 水分循环变异的响应这一总体目标，认清气候变暖背景下亚洲季风系统格局和 水分循环变化的新事实，揭示变暖背景下亚洲季风系统变异与我国南方旱涝灾 害的联系及其物理机理，为我国南方旱涝灾害的预测提供科学依据。硕士研究生。在项目实施的五年内，建立基于亚洲夏季风变化的我国南方夏季旱涝灾害 新的预测概念模型，发表学术论文30篇，在国际学术杂志上发表10-12篇高质 量的学术论文，培养一批优秀的年轻教师和博士、培养创新人才，建设科学研

8、人才培养各个方面都有新的2、具体目标针对上述总体目标，结合本课题的研究工作， 究创新团队，在有限的时间内，力争在科学研究、 起色，取得较大的成绩。（1 ）揭示全球变暖背景下亚洲季风及其子系统的多尺度（季节、年际、年 代际）变化趋势及其突变特征；揭示全球变暖背景下亚洲季风区水分循环（水 汽输送和收支）变化特征，以及我国南方旱涝格局变异的新事实；（2） 阐明全球变暖背景下亚洲季风系统各成员的年际-年代际变化特征及 其对季风雨带和我国南方旱涝，包括季节性旱涝并存及旱涝急转的影响机理；识别我国南方旱涝灾害对因气候变暖引发的亚洲季风年际-年代际变化的响应及 其机制；（3）通过本项目的研究，阐明全球变暖背

9、景下亚洲季风系统和我国南方旱 涝的关系及变化机制，加深对我国南方地区降水年际及年代际变化机理的认识， 为今后我国降水年际及年代际尺度预测提供可靠的科学依据；（4） 结合本课题的研究，培养优秀青年教师，培养博士研究生5-10名，硕 士研究生20-25名；（5）结合本课题的研究，出版专著 1-2部，在学术刊物上发表论文30篇 以上，其中SCI （E）论文10-12篇以上。三、研究方案及技术路线、总体思路本课题的总体思路是围绕气候变暖背景下亚洲季风与我国南方旱涝灾害的 关系这一具有迫切现实意义的科学问题， 利用中国台站观测资料、多种再分析资 料（如:NCEP、ERA-40 和 ERA-interim

10、 等）、NOAA 的 ERSST 海表温度资料（或者Hadley中心的海温资料）和相关的卫星观测资料，采用统计分析和动力 诊断相结合的方法，在此基础上结合数值模拟和理论分析， 揭示变暖背景下亚洲 季风系统变异，特别是气候变暖与我国南方旱涝灾害的联系及其物理机理。二、研究方案（1）全球变暖背景下亚洲季风系统及我国南方旱涝变化特征研究采用经验正交分解、主成分分析等方法分解出气候变暖以来亚洲季风系统及 中国南方气候变化的主要模态；利用奇异谱和小波分析等方法分析出主模态的年 际及年代际周期及其异常特征；采用 M-K检验、滑动t检验等方法分析主要模 态对应的时间系数，确定亚洲季风系统及我国南方气候年际及

11、年代际突变的时间 点；利用合成分析等方法分析变化前后关键环流系统的演变特征。（2）全球变暖背景下亚洲季风准两年振荡对我国南方旱涝时空分布的影响 准两年振荡（TBO ）是亚洲季风区的一种显著的年际尺度周期，利用带通滤波器得到全球变暖背景下亚洲季风系统中关键成员（西太平洋副热带高压）的 TBO信号，并通过相关分析、合成分析、线性回归分析等方法研究其时空演变 特征及其准两年振荡的不同位相对我国南方旱涝时空分布的综合影响。在此基础上，利用相关分析、EOF分解、超前-滞后回归等方法对季风降水、大气环流、 水汽输送等的深入分析，研究亚洲夏季风系统TBO的时空演变对东亚副热带和中高纬大尺度环流的影响作用；并

12、利用对亚洲气候有较好模拟性能的大气环流模 式，分析夏季风TBO调制我国南方气候异常的物理机制。（3）全球变暖背景下亚洲季风系统变异与我国南方旱涝联系的研究采用低通或带通滤波器提取对我国南方旱涝变化有显著影响的亚洲季风系 统年际-年代际信号；采用小波交叉谱分析法分析我国南方旱涝与亚洲季风系统 在全球变暖背景下的相互关系及位相重叠关系；采用奇异值分解法（SVD）以及典型相关分析（CCA）等方法研究亚洲季风系统与我国南方旱涝二者之间的作 用关系，寻求亚洲季风系统影响中国南方旱涝变化的潜在机制。三、技术路线综合运用观测事实诊断分析、理论研究和数值模拟的集成分析方法，深入探 讨变暖背景下亚洲季风系统年际

13、-年代际变异的物理机制；在此基础上，重点考 察变暖背景下亚洲季风系统变异与我国南方旱涝的联系，尤其是亚洲夏季风进程 （建立、活跃、持续、中断）的年际一年代际差异及其对我国南方旱涝的影响，深 入分析变暖背景下亚洲季风的年际-年代际变化及其对季风雨带和我国南方旱涝 的影响；研究亚洲季风系统变异及其对我国南方旱涝的影响机理。（1）资料分析基于国内外太平洋、印度洋海洋和大气观测和遥感观测资料及数值模拟和同 化产品，借助合成分析、相关、回归分析、EOF、SVD分解等多种统计诊断方法，分析变暖背景下亚洲季风系统变异与我国南方旱涝的联系，尤其是亚洲夏季风进程（建立、活跃、持续、中断）的年际一年代际差异及其对

14、我国南方旱涝的影 响。（2）数值模式和理论分析利用海气耦合理论与数值试验相结合的方法，研究变暖背景下亚洲季风系统 年际-年代际变异的物理机制及气候变暖对我国南方旱涝的影响机理，分析变暖 背景下亚洲季风的年际-年代际变化及其对季风雨带和我国南方旱涝的影响。基于CMIP5多模式模拟结果，评估各模式对变暖背景下亚洲季风年际、 年代际变化特征及我国南方旱涝状况的模拟性能，找出模拟性能最佳模式；采用观测海表温度驱动多个全球大气环流模式，探讨全球变暖背景下不 同海区海表温度的增暖趋势、异常及其它们的异常分布型组合对亚洲季风系统年 际-年代际变异的影响及其物理过程；利用CMIP模拟亚洲季风性能最佳的海气耦合

15、模式，采用Nudging技术, 探讨不同海区的海气相互作用对亚洲季风系统及其成员年际-年代际变异的影响 及其贡献。采用全球大气环流模式，利用1951-2010年观测海表温度驱动模式运行， 改变CO2浓度变化，探讨不同变暖背景下，亚洲季风变异的响应幅度及对我国南方旱涝的影响程度。四、年度计划研究内容预期目标1、收集、整理资料，包括国内外关于亚洲季风进程、各成员特征指数的气象场资料和海洋、陆地同化资料，亚洲季风区高分辨率卫星资料,反映南方旱涝的气象要素资料，大气环流资料等;2、分析变暖背景下亚洲季风各系统成员的内部结构，季节、年际、年代际变化趋势及其突变特征;3、深入探讨东亚季风和南亚季风对气候变

16、暖响应的年代际差异，研究影响东亚和南亚季风系统的关键因子在变暖背景下的变化趋势和主要特征;4、深入分析变暖背景下南亚季风、东亚热带季风与东亚副热带季风配臵关系的年代际变化,并在此基础上探讨南亚季风对东亚季风的可能影响。1、调试模式;2、研究变暖背景下亚洲季风区水分循环的变化趋势和主要特征，分析水分循环的变化对南亚季风和东亚季风变异的可能影响。3、分析亚洲季风系统中西太平洋副热带高压与其他成员的相互关系及其对季风区水汽路径和强度的影响;4、探讨西太平洋副热带高压的年际-年代际变化特征在亚洲季风系统格局变化过程中的影响作用;5、揭示影响中国南方旱涝异常的水汽输送及其异常特征，以及在全球变暖背景下影

17、响我国南方的水汽输送异常机理。1、完成资料的收集，对原作者亚洲季风指数进行补充计算和完善，针对我国南方旱涝影响进行亚洲夏季风指数的综合评估;2、弄清楚全球变暖背景下亚洲季风及其子系统的多尺度(季节、年际、年代际)变化趋势及其突变特征;3、发表论文5篇，其中SCI(E)论文2篇。1、完成模式的调试，为开展气候变暖背景下亚洲季风系统变异的机理研究的诊断分析和数值模拟工作做好准备;2、揭示变暖背景下亚洲季风系统格局和水分循环变化的新事实,我国南方旱涝格局变化的新事实;以及3、发表论文7篇，其中SCI(E)论文2篇。研究内容预期目标1、分析气候变暖对亚洲季风季节进程(建立、1.建立历年亚洲季风进程时间

18、表,活跃、持续、中断)的可能影响，特别是对我国南方旱涝的影响;2、深入分析南海季风爆发早晚对我国南方旱提出定量描述南海夏季风爆发早晚的新指标，得到其年际、年代际的时间差;涝的可能影响;2.阐明全球变暖背景下亚洲季风分析东亚热带季风季节内振荡对气候变暖的响应特征，研究造成这种季节内振荡年代际差异的可能原因，并探讨其对我国南方旱涝的影响;分别探讨印度季风和东亚季风建立、活跃、持续、中断对气候变暖的响应特征， 并在此基础上进一步分析这些进程的年代际差异与我国南方旱涝的联系及其影响机理，特别是气候变暖影响我国南方季节性连旱、连涝以及旱涝并存、旱涝急转等极端气候事件的可能机理。1、分析变暖背景下，亚洲季

19、风强度、副热带季风、热带季风对不同系统成员的年际变化的响应特征,2、着重探讨东亚副热带季风与我国南方旱涝联系的新规律;研究年代际尺度上，亚洲季风系统及其不同成员对气候变暖的主要响应特征和可能物理成因，分析变暖背景下亚洲季风的年际年代际变化特点与规律;揭示东亚夏季风雨带和我国南方旱涝对气候变暖的响应特征及相关机理。系统各成员的年际-年代际变化特征及其对季风雨带和我国南方旱涝，包括季节性旱涝并存及旱涝急转的影响机理;3.1.2.3.发表论文6篇，其中SCI(E)论文2篇。弄清楚东亚副热带季风与我国南方旱涝联系的新规律;弄清楚季风雨带和我国南方旱涝对亚洲季风的年际、年代际变化的响应特点。发表论文6篇

20、，其中SCI(E)论文3篇。预期目标研究内容研究年代际尺度上，亚洲季风系统及其不同1、阐明全球变暖背景下亚洲季风成员对气候变暖的主要响应特征和可能物系统和我国南方旱涝的关系及变化机制;理成因;分析气候变暖对东亚季风雨带和与东亚夏2、加深对我国南方地区降水年际季风异常相关联的极端旱涝事件的可能影及年代际变化机理的认识，为今后响，并探讨其与我国南方旱涝年代际变率的我国降水年际及年代际尺度预测提关系。供可靠的科学依据;3、研究变暖背景下亚洲季风变化与我国南方3、发表论文6篇，其中SCI(E)论文3篇。旱涝的联系机理;分析季风变异影响季节性连旱、连涝以及“旱涝并存、旱涝急转”的机理。比较多种划分旱涝等

21、级的指数，选取对季节 性连旱或旱涝并存以及旱涝急转等高影响旱涝分布具有很好代表性的指数，将其与通过季风指数表征的季风进程联系起来，并从 动力因子和热力因子出发探讨两者之间的 联系。五、课题承担人员姓名性 别身份证号码专业技 术职务单位每年工作 时间（月）签字李栋梁授南京信息工程大学6吴志伟授南京信息工程大学6何金海授南京信息工程大学6李清泉究员国家气候中心6司东工国家气候中心6曾冈U男432930

22、197311110612副教授南京信息工程大学6柳艳菊女研究员国家气候中心6142322197211104520晏红明究员国家气候中心6刘芸芸工国家气候中心6李丽平教授南京信息工程大学6祁莉教授南京信息工程大学6钟珊珊师南京信息工程大学6王丽娟程师南京信息工程大学6卢楚翰师南京信息工程大学6蔡佳熙女3206021982

23、09060546讲师南京信息工程大学6俞淼师南京信息工程大学6王慧师南京信息工程大学6朱云任科员南京信息工程大学6参加人员负责人李多程师国家气候中心6陈练女博士生南京信息工程大学10/许娈女博士生南京信息工程大学10/朱志伟男博士生南京信息工程大学10/李海燕女博士生南京信息工程大学10/杨玮女博士生南京信息工程大学10/武丰民男博士生南京信息工程大学10/孙悦女硕士生南京信息工程大学10/张丽萍女硕士生南京信息工程大学10/王金虎男硕士生南京信息工程大学10/陈圣劼女硕士生南京信息工程大学10/尚可女硕士生南京信息工程大学10/常炉予女硕士生南京信息工程大学10/何珊珊女硕士生南京信息工程大学10/李文铠男硕士生南京信息工程大学10/任倩女硕士生南京信息工程大学10/刘嘉慧敏女硕士生南京信息工程大学10/研究生陈立波女硕士生南京信息工程大学10/王晓芳女硕士生南京信息工程大学10/李潇女硕士生南京信息工程大学10/王欢女硕士生南京信息工程大学10/伯忠凯男硕士生南京信息工程大学10/武英娇女硕士生南京信息工程大学10/王颖女硕士生南京信息工程大学10/毛淑君女硕士生南京信息工程大学1