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全球变暖正在改变亚洲季风格局

  全球变暖导致气候系统热机效率提高,能量与水循环速度加快,高温热浪、暴雨洪涝灾害等极端事件频发。历来干旱的索马里在2021年5月遭受暴雨洪水袭击。今年入夏以来,位于南亚西北部干旱区的巴基斯坦、阿富汗,甚至伊朗也遭受了重大洪涝灾害,数百人伤亡,财产损失严重。气象记录显示,近十多年南亚西北部的暴雨极端事件有逐渐增加的趋势。与此同时,东亚季风及旱涝形势也发生了明显变化,南方频现旱情、北方多雨,一向缺水的黄河多次出现汛情。这些变化与气候模式预估结果是否一致?其背后机理和变化原因值得进一步研究探讨。

  2015年以来,中国科学院大气物理研究所戴新刚研究员团队与香港天文台研究人员合作,依据CMIP5多模式数据对未来20-30年亚洲季风的可能变化进行了数年的研究,重点检验了模式集合预估偏差特征及其可能的订正方法,结果表明,模式系统性误差超过80%,其余属于非定常误差,在气候预估中这两种误差都需要订正。用线性统计方法可以订正误差中的定常及平稳部分,非平稳部分尚无法订正。在中等排放路径RCP4.5情景下,对2021-2050年CMIP5模式集合降水的订正结果显示,中国汛期大雨带将北移,新疆南部、三江源区、黄河下游、淮河流域、东北南部等地降水会明显增加,南方会频现旱情(见图1)。这与近些年我国雨带明显偏北,北方多雨,黄河汛情加重,南方不时出现干旱的实况相一致。这些变化都与全球变暖背景下亚洲季风系统格局变化有关。

  以地面至500mb水汽通量表示季风矢量,计算2016-2045年相对于1976-2005年CMIP5历史气候模拟季风差来表示亚洲季风系统的变化。结果显示在赤道印度洋出现两支附加的跨赤道向北水汽流,其西端一支从赤道索马里指向巴基斯坦,即增强了季风季节向南亚西北部干旱区的水汽输送;另一支位于80°E,指向孟加拉湾北部,中南半岛向北的季风水汽输送减弱,向西的输送增强;向北的水汽输送在中国东部沿海有所增强(见图2)。这一方面会导致南亚西北部,甚至非洲之角东部干旱区季风降水增加,恒河流域及中南半岛降水趋于减少,另一方面中国西南地区和江南中部等地易出现干旱。这与上述降水预估的订正结果基本一致,说明全球变暖背景下南亚季风与东亚季风的格局正在发生变化,其主要原因应该是,全球气候变暖造成南北半球温差增加,越赤道气流逐渐增强,南亚季风区向西扩展,向东的季风水汽输送减弱所致;而东亚季风变异还与变暖背景下海陆温差加大,副热带高压系统向北扩展有关。需要注意的是,气候的持续暖化会进一步导致中国南方旱情加重,有关部门应尽早制定适应措施,应对日益严峻的水资源短缺问题。资助项目:NSFC(41675087,42061144015)。

图1 2021-2050年经偏差订正后,20个CMIP5模式集合预估的暖季(5-10月)降水距平百分率

图2 2016-2045相对于1976-2005年地面至500mb20个CMIP5模式集合平均暖季(5-10月)水汽通量变化

  参考文献链接:

  Asian monsoon projection with a new large-scale monsoon definition

  https://link.springer.com/article/10.1007/s00704-021-03866-9

  2006~2013年CMIP5模式中国降水预估误差分析

  http://www.iapjournals.ac.cn/dqkx/cn/article/doi/10.3878/j.issn.1006-9895.1511.15212

  未来30年亚洲降水情景预估及偏差订正

  http://www.iapjournals.ac.cn/dqkx/cn/article/doi/10.3878/j.issn.1006-9895.2104.20241

  CMIP5模式降水订正法及未来30年中国降水预估

  http://www.iapjournals.ac.cn/qhhj/cn/article/doi/10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19021

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