作者:崔雪芹 来源:中国科学报 发布时间:2020/3/17 10:10:30
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未来15—30年南亚夏季风预测水平有望提高

 

近日,中国科学院大气物理研究所联合美国纽约州立大学奥尔巴尼分校、德国马普气象研究所发现,如果在预测未来15-30年的南亚夏季风降水变化时充分考虑太平洋年代际振荡(IPO)的位相变化,即可有效减少预测结果的不确定性,提高预测结果的可信度。该成果发表于3月13日的《科学进展》。

南亚是全球人口分布密度最大的地区之一,受夏季风变化的影响,旱涝灾害对该地区的工农业生产和社会活动产生巨大影响。因此,如果能够较为准确地预测未来十多年的降水变化趋势,将帮助他们制定更为有效的应对策略,惠及该地区超过十亿的人口。

但是,目前准确地预测未来10-30年的季风降水变化尚是一个国际难题,表现之一是参加“全球耦合模式比较计划”的气候模式预测的南亚夏季降水变化彼此之间存在显著的差异。科学界将这种模式间的结果差异称作“不确定性”。

是什么因素导致了“不确定性”?论文作者、中国科学院大气物理研究所研究员周天军表示,决定未来10-30年季风变化的因子包括两类,一是人为辐射外强迫的作用,包括人为温室气体和气溶胶排放、土地利用所造成的下垫面变化等;二是“内部变率”,指由大气、海洋、海冰和陆面构成的气候系统内部的振荡,它是与人类活动无关的、纯自然的过程,时间尺度既包括年到年的年际变率,也包括周期达几十年的年代际振荡。

在未来10-30年这个时间段上,由于人为辐射强迫的作用还不是特别显著,内部变率就成为造成预估结果不确定性的主要因子。如果能够把内部变率的影响剥离出来,充分利用其中年代际振荡的持续性特点,就有望提高预测的准确度。

这项研究指出,针对未来15-30年的气候预测,由于内部变率的影响超过了人为外强迫(如温室气体、气溶胶等)的作用,使得南亚夏季风降水预估出现偏差。

通过分析由150个样本组成的气候系统模式超级集合模拟试验结果,他们发现太平洋年代际振荡(IPO)是引起未来15-30年南亚夏季风降水预估不确定性的主要内部变率因子。IPO是指存在于太平洋海温的一种20-30年准周期的年代际振荡现象,在其正位相时,热带海温偏暖、而热带外海温偏冷,冷位相时情况反之。若能够准确把握未来15-30年的IPO的位相转换,则预估的南亚夏季风降水不确定性将会显著减小,具体减少的幅度因模式性能而异,最少也有13%-15%,最多可达26%-30%。

研究指出,尽管温室气体等人为辐射外强迫使南亚夏季风降水增加,但如果伴有IPO位相由负转正,则降水增加的概率将会被降低,同时印度半岛出现极端变干(湿)的概率将会增大(减小);反之,若IPO位相由正转负,则IPO引起的降水增加趋势叠加在温室气体等外强迫的影响之上,将增加南亚季风降水增多的概率,印度半岛出现极端变湿(干)的可能性也将会增大(减小)。

“季风的预测面临许多难题,需要国际科学界的携手努力。为此,我们联合英美学者在国际上发起了全球季风模式比较计划(GMMIP),这一工作对于GMMIP计划具有重要推动意义。”周天军强调。

相关论文信息:https://advances.sciencemag.org/content/6/11/eaay6546

 
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