過去暖期指示未來南亞夏季風(fēng)變化
近日，“西風(fēng)—季風(fēng)協(xié)同作用及其影響”任務(wù)“氣候變化與西風(fēng)-季風(fēng)協(xié)同作用”專題中國科學(xué)院大氣物理研究所周天軍研究員團(tuán)隊(duì)在Nature發(fā)表題為“Past warm intervals inform the future South Asian summer monsoon”的研究論文，揭示了不同氣候增暖背景下南亞夏季風(fēng)變化機(jī)制的一致性，強(qiáng)調(diào)了古氣候參照物在提升未來氣候預(yù)估準(zhǔn)確性方面的重要潛力。
該研究綜合了國際耦合模式比較計(jì)劃CMIP6所涵蓋的過去和未來共六種增暖情景，包括中上新世（~3.3–3百萬年前）、末次間冰期（~12.7萬年前）、中全新世（~6000年前），以及未來增暖的SSP2-4.5情景、SSP3-7.0情景和SSP5-8.5情景（2071-2100年）。這些暖期受不同外強(qiáng)迫因子的驅(qū)動(dòng)，包括大氣CO2濃度升高、植被增加和冰蓋退縮、地球軌道變化等。
研究發(fā)現(xiàn)，南亞夏季風(fēng)在過去暖期和未來預(yù)估中呈現(xiàn)類似的變化特征，表現(xiàn)為南亞地區(qū)降水總體增加，孟加拉灣季風(fēng)槽環(huán)流減弱，阿拉伯海北部季風(fēng)環(huán)流增強(qiáng)。季風(fēng)降水的增加，一方面來源于全球平均增暖引起的大氣水汽含量增加，與之相關(guān)的熱力項(xiàng)遵循“濕更濕，干更干”特征；另一方面來源于副熱帶歐亞大陸及北非地表增暖加劇所驅(qū)動(dòng)的季風(fēng)環(huán)流變化，通過溫度平流導(dǎo)致南亞地區(qū)動(dòng)力項(xiàng)呈現(xiàn)“南干北濕”的非均勻空間格局。
研究進(jìn)一步利用過去暖期的增暖特征與南亞夏季風(fēng)變化的物理關(guān)系構(gòu)建了統(tǒng)計(jì)模型。在未來高排放情景下，給定增暖特征后，該模型所預(yù)測的季風(fēng)環(huán)流和降水的變化與氣候模式的直接預(yù)估結(jié)果在空間相關(guān)性上分別達(dá)到約0.8和0.7。這表明，盡管過去暖期與未來增暖情景受到不同的外強(qiáng)迫因子驅(qū)動(dòng)，但其對南亞夏季風(fēng)的未來變化依然具有重要指示價(jià)值。結(jié)合地質(zhì)記錄，研究預(yù)計(jì)未來增暖情景下南亞季風(fēng)降水將整體增多，尤其在喜馬拉雅山脈沿線區(qū)域。這將導(dǎo)致強(qiáng)降水事件增多，進(jìn)而加劇氣象衍生災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。
論文第一作者為何林強(qiáng)博士（中國科學(xué)院大氣物理研究所2024屆博士畢業(yè)生，現(xiàn)為美國哥倫比亞大學(xué)博士后，本文為其博士論文工作內(nèi)容），通訊作者為周天軍研究員，合作者包括中國科學(xué)院大氣物理研究所郭準(zhǔn)研究員。該研究受國家自然科學(xué)基金“青藏高原地球系統(tǒng)卓越研究群體項(xiàng)目”（延續(xù)資助）、第二次青藏高原科學(xué)考察（2019QZKK0102）等項(xiàng)目共同資助。
圖1.基于過去暖期預(yù)測未來南亞夏季風(fēng)的變化。利用中上新世、末次間冰期和中全新世的全球平均增暖水平、區(qū)域經(jīng)向增暖差異，分別構(gòu)建南亞夏季風(fēng)降水熱力項(xiàng)和動(dòng)力項(xiàng)的線性回歸模型。根據(jù)未來不同情景的增暖特征，利用回歸模型預(yù)測：（a）季風(fēng)降水熱力項(xiàng)（單位：mm d-1），（b）季風(fēng)降水動(dòng)力項(xiàng)（單位：mm d-1）,（c）SSP5-8.5情景下季風(fēng)降水變化（即動(dòng)力項(xiàng)與熱力項(xiàng)之和；填色，單位：mm d-1）和850hPa季風(fēng)環(huán)流變化（箭頭，單位：m s-1）。（d）同（c），但為多模式集合平均預(yù)估結(jié)果。
論文引用
He, L., Zhou, T.*, & Guo, Z. Past warm intervals inform the future South Asian summer monsoon. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08956-6