項目簡介：   與其它緯度帶不同，大氣能量方程在副熱帶不能簡化，發展副熱帶氣候動力學是大氣科學面臨的挑戰。開展海陸氣相互作用的時空變化規律及其對平均副熱帶高壓（簡稱副高）和我國氣候影響的研究，能為提高我國短期氣候預測水平提供理論基礎，屬當代 "世界氣候研究計劃"(WCRP)的前沿。

1980年代以來，項目組圍繞上述問題進行系統研究，發展FGOALS_s氣候系統模式進行數值試驗，開展理論研究和診斷分析，取得如下創新性或原創性成果：

1．建立全型渦度方程、熱力適應、Sverdrup熱力平衡等理論對平均態副高進行系統研究；證明地球自轉、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，被認為是"高度原創性"工作。

2．發展青藏高原氣候動力學，建立"青藏高原感熱氣泵"理論。證明強大的"青藏高原感熱氣泵"調節著亞洲季風，錨定季風爆發地點，使亞洲季風呈現顯著階段性；證明青藏高原夏季是大氣強大的負渦度源，調控著北半球大氣定常環流的分布。

3．揭示兩半球均存在"副熱帶環狀活動帶"和"高緯度環狀活動帶"，兩者通過平均經圈環流相聯系，形成環狀濤動，其變化影響著春季中國西北地區沙塵暴和夏季長江中下游降水。2004年被中國科學院知識創新工程成就展收錄。

4．揭示東亞獨特的中層云成因及其云輻射強迫特征，提出陸地層狀云輻射反饋機制，發現并合理解釋了全球變暖背景下中國東部變冷等特殊氣候變化的成因；通過改進云參數化顯著提高了耦合模式FGOALS_s的性能，通過其數值試驗研究，揭示青藏高原和海陸分布共同影響氣候格局和亞洲季風爆發過程的新事實。

項目組在1984-2005期間發表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。有關副高、海陸氣相互作用影響我國氣候的專著5部。

主要發現點：

1． 本研究構建了一個新的適用于研究非線性、開放、耗散系統的理論框架；拓展了動力學和熱力學的整體觀。用多圈層相互作用思想，采取理論研究、數值模擬和敏感性試驗相結合的手段，突破傳統的內部變量自相關和互相關研究方法的限制，通過揭示表面感熱加熱、潛熱凝結加熱、輻射冷卻和云－輻射反饋的地區和季節變化規律及其垂直分布特點，揭示了海－陸－氣相互作用的時空分布特征影響副熱帶高壓和東亞季風環流的新機制，以及不同緯度帶和南北半球相互作用影響我國短期氣候變化的規律。（屬氣候學，見論文1－10）

２．發展一系列研究副熱帶氣候變化的新理論，包括導得可用于非線性開放耗散系統的全型渦度方程；建立"熱力適應"理論及副熱帶Sverdrup加熱平衡關系，去揭示外熱源激發環流異常及副高單體形成的機理。

證明垂直非均勻加熱和地球自轉是決定副高平均態的基本因子；引入Ekman耗散理論去揭示大洋西部副高近地層下沉運動的機制；建立夏季副熱帶"四葉型加熱"拼圖導致副高形成的 "高度原創性"理論。（屬氣候學，見論文3－6）

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

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大的負渦源，利用新一代氣候系統模式FGOALS_s進行氣候模擬，揭示青藏高原和海陸分布共同影響氣候格局和亞洲季風爆發的機制。（屬氣候學，見論文1－3，6）

４．提出副熱帶和高緯度環狀活動帶的新概念，證明其翹翹板結構，建立其物理模型，揭示其與平均經圈環流的整體聯系，證明異常Ferrel 環流在環狀濤動物理機制中占有重要角色。

揭示環狀濤動與我國氣候相關的機制。發現前冬北半球環狀濤動顯著影響春季西北地區沙塵暴頻率的年代際變化；提出"海洋橋"理論來解釋春季南半球環狀濤動影響夏季長江中下游降水的機制，為夏季降水預報提供新的非常有價值的預測信號。（屬氣候學，見論文7，8）

５．揭示了東亞獨特的中層云分布成因及其云輻射強迫特征和氣候效應，提出了陸地層狀云的云輻射反饋機制，合理解釋了中國東部特殊的氣候變化現象。發現在全球變暖背景下歐亞副熱帶變冷與北大西洋濤動（NAO）異常存在顯著聯系；青藏高原下游地區的春季變冷部分源自NAO在北非引起的溫度變化信號的東傳。改進對流和低云參數化方案，發展適用于東亞的氣候系統模式FGOALS_s并開展東亞氣候模擬。（屬氣候學，見論文2，9，10）

主要完成人：

1.  吳國雄

對本申請《主要發現點》第1、2、３、５作了直接貢獻。項目總體規劃；理論創新，發展全型渦度方程、熱力適應和兩級熱力適應理論，引入摩擦效應以擴展PV-Theta理論；組織開展海陸氣相互作用影響和副熱帶高壓形成機理的研究，組織模式發展和利用模式開展青藏高原感熱效應試驗、水球試驗等東亞季風動力學研究。本項目研究工作量占本人工作量的80％，見論文1，2，3。

2.  劉屹岷

對本申請《主要發現點》第1、２作了直接貢獻，參與第３、5的研究。系統開展副熱帶氣候動力學研究，揭示非絕熱加熱的不同空間分布對副高形態變異顯著的不同影響以及其綜合的氣候效應；揭示大氣環流對不同類型外熱源的熱力適應機制；揭示季節轉換期間南海季風爆發與孟加拉灣季風爆發的動力聯系；開展海陸熱力差異和青藏高原動力和熱力強迫影響亞洲氣候的研究。本項目研究工作量占本人工作量的90％，見論文４，5，6。

3.  李建平

對本申請《主要發現點》第1、4作了直接貢獻，參與第2的研究。系統開展副熱帶與中高緯氣候相互作用研究，提出大氣環流環狀活動帶的新概念和環狀濤動的物理模型，揭示南、北半球環狀濤動與中國氣候的聯系，發現春季南半球環狀濤動和夏季長江中下游降水的關系，提出"海洋橋"理論來解釋其機理；發現前冬北半球環狀濤動是影響春季中國西北地區沙塵暴年代際變化的一個重要因子。該項研究工作量占本人工作量的60％，見論文７，8。

4.  宇如聰

對本申請《主要發現點》第５作了直接貢獻，參與第１、３的研究。系統開展東亞云－輻射強迫過程的診斷和模擬研究，揭示長江流域獨特的中層云分布及其云輻射強迫特征，指出其與印度季風區的不同；提出陸地層狀云的云輻射反饋機制；開展云和對流參數化研究，發現通用氣候模式在對流性降水和大尺度降水分配比例上的問題，改進模式對大洋東岸低云和對流性降水的模擬，合作建立耦合系統模式。該項研究工作量占本人工作量的50％，見論文９。

5.  周天軍

對本申請《主要發現點》第5作了直接貢獻，參與第1、4的研究。系統開展北大西洋濤動NAO及相關海氣相互作用過程模擬研究，揭示NAO對東亞氣候的影響，合理解釋在全球變暖背景下青藏高原下游氣候的獨特冷變化；指出導致中國夏季降水異常的水汽源地與氣候平均態源地不同；發現熱帶太平洋強迫在南極濤動AO年際變化中的作用，利用模式證明AO的可預報性；合作建立和系統評估耦合系統模式；該項研究工作量占本人工作量的60％，見論文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展/氣象學報

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