项目简介：   与其它纬度带不同，大气能量方程在副热带不能简化，发展副热带气候动力学是大气科学面临的挑战。开展海陆气相互作用的时空变化规律及其对平均副热带高压（简称副高）和我国气候影响的研究，能为提高我国短期气候预测水平提供理论基础，属当代 "世界气候研究计划"(WCRP)的前沿。

1980年代以来，项目组围绕上述问题进行系统研究，发展FGOALS_s气候系统模式进行数值试验，开展理论研究和诊断分析，取得如下创新性或原创性成果：

1．建立全型涡度方程、热力适应、Sverdrup热力平衡等理论对平均态副高进行系统研究；证明地球自转、非绝热加热及摩擦耗散等是其形成的根本原因；不同加热形式在副高形成中作用不同，其中地表感热起着基本作用。由此提出"四叶型加热"拼图理论去解释副高形成，被认为是"高度原创性"工作。

2．发展青藏高原气候动力学，建立"青藏高原感热气泵"理论。证明强大的"青藏高原感热气泵"调节着亚洲季风，锚定季风爆发地点，使亚洲季风呈现显著阶段性；证明青藏高原夏季是大气强大的负涡度源，调控着北半球大气定常环流的分布。

3．揭示两半球均存在"副热带环状活动带"和"高纬度环状活动带"，两者通过平均经圈环流相联系，形成环状涛动，其变化影响着春季中国西北地区沙尘暴和夏季长江中下游降水。2004年被中国科学院知识创新工程成就展收录。

4．揭示东亚独特的中层云成因及其云辐射强迫特征，提出陆地层状云辐射反馈机制，发现并合理解释了全球变暖背景下中国东部变冷等特殊气候变化的成因；通过改进云参数化显著提高了耦合模式FGOALS_s的性能，通过其数值试验研究，揭示青藏高原和海陆分布共同影响气候格局和亚洲季风爆发过程的新事实。

项目组在1984-2005期间发表SCI论文80篇；有143篇被SCI引用796次，其中他人引 553次；CSCD收录论文200篇，有206篇被引用1103次，其中他人引647次；10篇代表性论文SCI他引103次、总他引196次。有关副高、海陆气相互作用影响我国气候的专著5部。

主要发现点：

1． 本研究构建了一个新的适用于研究非线性、开放、耗散系统的理论框架；拓展了动力学和热力学的整体观。用多圈层相互作用思想，采取理论研究、数值模拟和敏感性试验相结合的手段，突破传统的内部变量自相关和互相关研究方法的限制，通过揭示表面感热加热、潜热凝结加热、辐射冷却和云－辐射反馈的地区和季节变化规律及其垂直分布特点，揭示了海－陆－气相互作用的时空分布特征影响副热带高压和东亚季风环流的新机制，以及不同纬度带和南北半球相互作用影响我国短期气候变化的规律。（属气候学，见论文1－10）

２．发展一系列研究副热带气候变化的新理论，包括导得可用于非线性开放耗散系统的全型涡度方程；建立"热力适应"理论及副热带Sverdrup加热平衡关系，去揭示外热源激发环流异常及副高单体形成的机理。

证明垂直非均匀加热和地球自转是决定副高平均态的基本因子；引入Ekman耗散理论去揭示大洋西部副高近地层下沉运动的机制；建立夏季副热带"四叶型加热"拼图导致副高形成的 "高度原创性"理论。（属气候学，见论文3－6）

３．揭示了副热带海陆气相互作用对环流异常与气候的影响：建立"两级热力适应"和"Lindzen-Nigam"拓广理论去揭示海表温度异常（SSTA）影响副高异常的机理；揭示SSTA分布型影响大气环流异常的机制。

建立 "青藏高原感热气泵"（TP-SHAP）的理论，证明其为夏季大气的强大的负涡源，利用新一代气候系统模式FGOALS_s进行气候模拟，揭示青藏高原和海陆分布共同影响气候格局和亚洲季风爆发的机制。（属气候学，见论文1－3，6）

４．提出副热带和高纬度环状活动带的新概念，证明其翘翘板结构，建立其物理模型，揭示其与平均经圈环流的整体联系，证明异常Ferrel 环流在环状涛动物理机制中占有重要角色。

揭示环状涛动与我国气候相关的机制。发现前冬北半球环状涛动显著影响春季西北地区沙尘暴频率的年代际变化；提出"海洋桥"理论来解释春季南半球环状涛动影响夏季长江中下游降水的机制，为夏季降水预报提供新的非常有价值的预测信号。（属气候学，见论文7，8）

５．揭示了东亚独特的中层云分布成因及其云辐射强迫特征和气候效应，提出了陆地层状云的云辐射反馈机制，合理解释了中国东部特殊的气候变化现象。发现在全球变暖背景下欧亚副热带变冷与北大西洋涛动（NAO）异常存在显著联系；青藏高原下游地区的春季变冷部分源自NAO在北非引起的温度变化信号的东传。改进对流和低云参数化方案，发展适用于东亚的气候系统模式FGOALS_s并开展东亚气候模拟。（属气候学，见论文2，9，10）

主要完成人：

1.  吴国雄

对本申请《主要发现点》第1、2、３、５作了直接贡献。项目总体规划；理论创新，发展全型涡度方程、热力适应和两级热力适应理论，引入摩擦效应以扩展PV-Theta理论；组织开展海陆气相互作用影响和副热带高压形成机理的研究，组织模式发展和利用模式开展青藏高原感热效应试验、水球试验等东亚季风动力学研究。本项目研究工作量占本人工作量的80％，见论文1，2，3。

2.  刘屹岷

对本申请《主要发现点》第1、２作了直接贡献，参与第３、5的研究。系统开展副热带气候动力学研究，揭示非绝热加热的不同空间分布对副高形态变异显著的不同影响以及其综合的气候效应；揭示大气环流对不同类型外热源的热力适应机制；揭示季节转换期间南海季风爆发与孟加拉湾季风爆发的动力联系；开展海陆热力差异和青藏高原动力和热力强迫影响亚洲气候的研究。本项目研究工作量占本人工作量的90％，见论文４，5，6。

3.  李建平

对本申请《主要发现点》第1、4作了直接贡献，参与第2的研究。系统开展副热带与中高纬气候相互作用研究，提出大气环流环状活动带的新概念和环状涛动的物理模型，揭示南、北半球环状涛动与中国气候的联系，发现春季南半球环状涛动和夏季长江中下游降水的关系，提出"海洋桥"理论来解释其机理；发现前冬北半球环状涛动是影响春季中国西北地区沙尘暴年代际变化的一个重要因子。该项研究工作量占本人工作量的60％，见论文７，8。

4.  宇如聪

对本申请《主要发现点》第５作了直接贡献，参与第１、３的研究。系统开展东亚云－辐射强迫过程的诊断和模拟研究，揭示长江流域独特的中层云分布及其云辐射强迫特征，指出其与印度季风区的不同；提出陆地层状云的云辐射反馈机制；开展云和对流参数化研究，发现通用气候模式在对流性降水和大尺度降水分配比例上的问题，改进模式对大洋东岸低云和对流性降水的模拟，合作建立耦合系统模式。该项研究工作量占本人工作量的50％，见论文９。

5.  周天军

对本申请《主要发现点》第5作了直接贡献，参与第1、4的研究。系统开展北大西洋涛动NAO及相关海气相互作用过程模拟研究，揭示NAO对东亚气候的影响，合理解释在全球变暖背景下青藏高原下游气候的独特冷变化；指出导致中国夏季降水异常的水汽源地与气候平均态源地不同；发现热带太平洋强迫在南极涛动AO年际变化中的作用，利用模式证明AO的可预报性；合作建立和系统评估耦合系统模式；该项研究工作量占本人工作量的60％，见论文10。

10篇代表性论文：

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.   湿位涡和倾斜涡度发展/气象学报

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