(b). - PAGES

The variability of the Asian summer monsoon in warmer climate Ding Yihui* (National Climate Center, CMA)

*Contributers: Wang Zunya, Sun Ying,Liu Yunyun, Liu Yanju, Song Yafang, Zhang Jin

Outline 1. The variability of Asian summer monsoon under global warming in last 100-years 2. Future change in Asian summer monsoon in a warmer world in next 100 years 3. Discussions and conclusions

1. The variability of Asian summer monsoon under global warming in last 100-years

Climatology of the Asian summer monsoon

Fig.1. The vertically integrated moisture flux transport (surface to 300hPa )averaged for summer (JJA: June, July and August) of 19482006(Unit：kg.m-1.s-1）

Fig.2. The vertically integrated field of divergence of moisture transport for JJA of 1948-2006. Negative (positive) regions denotes the convergence (divergence) of moisture（Unit：10-5 kg.m-2.s-1)

Fig.3. Climatological mean (1979-2006) summer precipitation pattern ( Unit:mm.d-1)

1.16 94.72 8.79

(+30.61) 116.33 NEC

27.00 (-5.82) NC 91.24 49.63 23.49 (+78.81)YHRB97.58 193.06

162.21 AS 29.19

(+85.23)

BOB

143.47

(-892.19) SIO

28.6 6

(+341.80) NWNP

202.29

405.21

267.35 SCS

834.39 (+329.27)455.54 (+201.14)111.64

786.60

120.21

37.71 202.54 (+70.42) SC 32.11

53.39

124.59

(+519.28) SWNP

544.98

267.87

202.46

79.52

Fig.4. Schematic maps of the climatological mean moisture budgets of the Asian-Pacific summer monsoon region in summer (JJA) (Units:106kg/s). The shaded area refers to the Tibetan Plateau. The positive and negative values represent net moisture influx and efflux, respectively. SIO: South Indian Ocean(30S°0°N, 40°E-120°E); AS: Arabian Sea(0°-22.5°N, 40°E-80°E); BOB: Bay of Bengal (0°-22.5°N , 80°E-100°E); SCS: South China Sea(0°-22.5°N , 100°E-120°E) ; SC: South China (22.5°N-27°N, 100°E-120°E); YHRB: Yangtze–Huaihe River Valleys(27°N-35°N, 100°E-120°E); NC: North China(35°N-42°N,100°E-120°E); NEC: Northeast China(42°N-54°N ,120°E-135°E); NWNP: northwestern part of North Pacific (22.5°N-45°N , 120°E-160°E); SWNP: southwestern part of North Pacific(0°-22.5N°, 120°E-160°E).(Liu, et al.,2009)

Time series of observed mean surface temperature change for last 100 years Top panel: NH; bottom panel: China. Red: trends , blue:21-yr running average. 气 温 距 平 (K)

年

气 温 距 平

2 OBSWG

OBSt

OBSm21

1.5 1

(C) 0.5 0 -0.5 -1 1880

1890

1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

年

year

观测近百余年北半球（上图，Latif等，2009）和中国（下图，根据龚道溢，王绍武，2009计算绘制）年 平均气温距平变化（图中黑线是年平均距平，红线是线性趋势，兰线是21年滑动平均）

Correlation patterns of Asian-Pacific summer (JJA) monsoon

亚洲-太平洋季风降水的相关分布 西北太平洋关键区6~8月降水与亚洲-太平洋季风区降水的相关

Teleconnection modes of various components of Asian summer system: holistic correlation for ISO

+

+

+ +

+

+ +

+ +

-

季风子系统的遥相关（季节内变率的整体性）  夏季风爆发初期，ISM通过“南支”遥相关型影响长江流域梅雨；  夏季风盛行期间，ISM通过“北支”遥相关型影响华北地区降水；  WNPSM主要通过经30~60天滤波的CISO影响中国夏季降水。

Weakening of the Asian summer monsoon and superposed inter-annual and inter-decadal variability .

Fig.5. Long-term variation of the East summer monsoon index for 1870-2003 (based on Guo’s monsoon index). Positive(negative)values denote stronger (weaker)summer monsoon than normal. (IPCC, 2007)

Inter-decadal variability for all India precipitation 12-18,30-40 and 60-80-yr oscillation

年代际变率：12-18年，30-40年，60与80年

(Goswami,2005)

Long–tem of anomalous precipitation in Asian-African monsoon regions 30 15 0

a

西非 West Africa （Trenberth, et al. 2007）

b

东非 East Africa （Trenberth, et al. 2007）

c

南亚 South Africa （Trenberth, et al. 2007）

-15

降水距平 百分比/%

-30 30 15 0 -15 -30 30 15 0 -15 -30 80

40

d

0

-40

1900

1920

1940

1960

1980

1880-2008年亚非季风区降水量异常

中国华北（71个站序列） North China

2000

Ren and Feng (2009)

我国降水分布发生了明显变化

Significant change in summer precipitation pattern in China (1958-2007) unit:%/10yrs

%/10

（ 单 位 ：

年 ）

（中国气象局气候变化中心）

近50年来，西部地区降水约增加15％—50％；东部地区频繁出现“南涝北旱”，华南地 区降水约增加5％—10％，而华北和东北大部分地区约减少10％—30％。 （图：19582007年我国年降水量变化幅度）

Difference in drought days between 1979-2008 and 1951-1978 50

40

30

20 80

90

100

110

120

130

1979-2008年和1951-1978年年平均干旱日数之差 （单位：天） （第二次国家气候变化评估报告初稿，2009）

Numbers of days of heavy rainfall

近50年来中国大陆极端强降水日数的变化趋势（实心和虚心圆分别代表增 加和下降趋势，按半径大小分别为每10年变化7.5% 以上，7.5%～2.5%， 小于2.5% ，显著变化的地区标有叉号）

Vulnerability of fresh water resources in the context of global climate change (high stress region in North China)

气候变化下，全球现代淡水资源的脆弱性和他们的管理 IPCC，2007

(a)

(b) 长江

华北

(c)

(d)

华南

梅雨季

123年（1880－2003）中国东部分区降水的变化

Long –term (123yr)variation of summer precipitation in North China (a), Yangtze River basin (b), South China (c) and Meiyu season

(a) Va ria nc e ( σ 2)

(b) 华北

Period (years)

Period (years)

(c)

(d) 华南

Va ria nc e ( σ 2)

Period (years)

长江

Va ria nc e ( σ 2)

Va ria nc e ( σ 2)

梅雨季

Period (years)

小波分析功率谱：30-40年与80年周期趋势变化分析：1978和1992是两个突变点

Spectrum power of wavelet analysis:30-40-yr and 60-80-yr oscillations

中国东部不同分区夏季降水的主要周期

Major periods of summer precipitation in different subregions of East China

subdivision 分区 华南

South China

4, 14*, 30*, 80*

2*, 7, 30*

Yangtze

2*, 7*, 20*, 40*

2*, 7,14, 40*

North China

3, 9, 18*, 40*, 80

3*, 9, 18

2, 7, 12, 40*, 80*

2, 7*, 12, 40*

长江中下游 华北

A时段（123年） B时段（54年）

长江中下游5站 (121年)

Meiyu Season *代表超过50%信度

中国东部三个地区夏季降水的突变点检验

Detection of abrupt change points for different subregions in East China

Methods 方法

South China 华南

Yangte 长江中下 游

North China

Meiyu

华北

梅雨期长江中下 游5站

Running Test

1980, 1992

1978

1965, 1979

1978

Yamamoto et al., (1986)

1980, 1992

1979

1964, 1980

1980

Mann-Kendall (1945; 1975)

1993

1982

1975

1978

所有的突变点都超过95%的信度

15

(a) (b)

Temporal amplitude

10

5

0

-5

-10 1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

Year 15

空间分布 Temporal amplitude

(c)

时间系数

10

(d)

5

0

-5

-10

-15 1950

1960

1970

1980

1990

2000

Year

中国夏季降水的EOF分析（1951-2004）

EOF modes of summer precipitation (JJA) for 1951-2004 (a)(c): EOF1；(b)(d): EOF2

2010

夏季风 水汽输 送向量 的EOF分 析 下图是 时间系 数

60

Temporal amplitude

40

Leading EOF model of moisture tranport for Asian summer monsoon

20

0

-20

-40 1950

1965

1980

Year

1995

2010

a

3

b

2

1

0 1951 1954 1957 1960 1963 1966 1969 1972 1975 1978 1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 -1

-2

-3

图2 1951~2005年夏季850hPa风场的EOF分解的第1特征向量（a）及对应的时间系数（b）

1951-1978

1979-1992

1993-2004 中国不同时段，夏季降水距平百分比分布 的变化。（阴影区是正距平，相对于19712000年平均值）

In-decadal shifts of summer monsoon patterns in China shading: positive anomaly percentage

1951-2004中国东部(107.5-130°E)平均夏季异常降水纬度-时间剖面图。单位: mm

Latitude-time cross-section of summer precipitation departure(107.5-130°E)

850 hPa平均经向风纬度时间剖面图 （unit: ms-1）。阴影区是异常南风。

Latitude-time cross-section of 850hpa V-component departures, shading: South wind

(a)

(b)

1955-2004 异常夏季水汽输送(a)和水汽汇 (Q2) (b)纬度-时间剖面图。（地面到 300hPa输送总量）。单位: Kgm-1g-1 (a) 和10-5Kgm-1s-1 (b).

Cross-sections of anomalous moisture (a) transport and divergence (Q2) (b) for East China

850hPa wind EOF2

Time coefficient

a

A 3

b

2

1

C

0 1951 1954 1957 1960 1963 1966 1969 1972 1975 1978 1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 -1

-2

-3

c

Interannual Variability: TBO and 4-7-yr oscillations 1951~2005年夏季850hPa风场的EOF分解的第2特征向量（a）、 时间系数（b）及时间系数的最大熵谱曲线（c）

Sea level pressure a

EOF fields of (a)EOF1 (c) EOF2 and corresponding time coefficients (b)EOF 1,(d)EOF2 2

b 1

0

1951

1956

1961

1966

1971

1976

1981

1986

1991

1996

2001

-1

-2

-3

d

4

3

d

2

1

c

0 1951

1956

1961

1966

1971

1976

1981

1986

1991

1996

2001

-1

-2

-3

1951~2005年夏季海平面气压场EOF分解 的第1和2特征向量（a、c）对应的时间系 数（b、d）

(b)

(a) 40

40

20

20

0

0

-20

-20

-40

-40

1940

1960

1980

2000

1940

1960

1980

2000

Time series of the anomalous vertically integrated (from surface to 100hPa) apparent heat source (Q1) averaged for all Tibetan Plateau (75～105°E，27.5~42.5°N ) for summer (a), and spring (b). Solid lines denote 9-yr running mean curves. Unit: Wm-2

EOF fields of vertically integrated atmospheric heat source (Q1) (a) EOF1; (b) EOF2 and corresponding time coefficients; (b) EOF1；(d)EOF2 a 3

b

2.5 2 1.5 1 0.5 0 1951

1956

1961

1966

1971

1976

1981

1986

1991

1996

2001

-0.5 -1 -1.5 -2

c

2.5

d

2 1.5 1 0.5 0 1951

1956

1961

1966

1971

1976

1981

1986

1991

1996

2001

-0.5 -1 -1.5 -2 -2.5

整层积分的大气热源分布（阴影为负值区）

e

Composite SSTA (Nino 3.4) patterns for strong summer monsoon phase of the TBO cycle a

d e

b

e

c

季风强年海温的季节演变合成图（a、前一年冬季；b、当年 春季； c、当年夏季；d、当年秋季；e、当年冬季；虚线方框代表 印度洋偶极子关键区和Nino3.4区）

a: preceding winter (year 0) b；spring (year 1) c: summer (year1) d: autumn (year1) e: following winter (year2) Box: IOD and Nino 3.4.

Schematic of the anomalous fields for TBO of the Asian –Pacific forced by ENSO events .

850hPa风场

SSTA0

SSTA