近日,中國科學(xué)院大氣物理研究所周天軍研究員團隊在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)變化機制的一致性,強調(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迫因子的驅(qū)動,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。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)動的季風(fēng)環(huán)流變化,通過溫度平流導(dǎo)致南亞地區(qū)動力項呈現(xiàn)“南干北濕”的非均勻空間格局。
研究進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迫因子驅(qū)動,但其對南亞夏季風(fēng)的未來變化依然具有重要指示價值。結(jié)合地質(zhì)記錄,研究預(yù)計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)致強降水事件增多,進而加劇氣象衍生災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險。
在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置(EarthLab)的支撐下,該研究的大氣環(huán)流模式試驗順利完成。
論文第一作者為何林強博士(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)卓越研究群體項目”(延續(xù)資助)、第二次青藏高原科學(xué)考察(2019QZKK0102)等項目共同資助。?

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)降水熱力項和動力項的線性回歸模型。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(單位:mm d-1),(b)季風(fēng)降水動力項(單位:mm d-1),(c)SSP5-8.5情景下季風(fēng)降水變化(即動力項與熱力項之和;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