科研进展

CD: 热带降水季节循环对地球轨道参数的响应

  轨道参数(岁差、倾角和偏心率)的变化会影响大气层顶太阳辐射的分布。岁差可以调节太阳辐射的季节分布,其周期约为23kyr。由地轴倾角引起的太阳辐射变化在低纬度地区很小,然而来自热带和亚热带地区的代用气候记录显示了明显的倾角信号。对于热带降水季节循环对岁差和倾角的响应,我们知之甚少。 

  基于模式试验结果,中国科学院大气物理研究所黄刚研究员与博士生丁兆敏等研究发现,岁差减小,热带降水的季节循环提前,北半球季风期缩短,南半球季风期延长(图1)。然而,在倾角强迫下,热带降水季节循环没有明显的变化。 
  从能量角度分析,净输入能量和湿静力能趋势的共同作用,引起4-6月(10-12月)向南(北)的跨赤道能量输送,对应热带降水向北(南)移动,从而导致热带降水的季节循环提前(图2)。  
  该研究受到国家自然科学基金(41831175,91937302 和 41721004),中国科学院战略性先导科技专项(XDA20060501),国家重点研发计划(2018YFA0605904)和中国科学院海洋大科学研究中心重点部署项目(COMS2019Q03)共同资助。
图1 PHTH试验(高岁差高倾角)中 (a) 降水和 (b) 海表面温度年循环的EOF1空间模态,和对应的(c) 降水和(d) 海表面温度标准化PC1 (黑线)以及PLTH(低岁差高倾角)与PHTH的差
图2 大气能量(W/m2)对岁差强迫的响应4-6月和7-9月之差。(a)净输入能量,(b)垂直积分的负湿静力能趋势,(c)垂直积分的负潜热能趋势,(d) 为(a)与(b)之和
  参考文献:
  Ding, Z., Huang, G., Liu F., Wu R., Wang, P. Responses of global monsoon and seasonal cycle of precipitation to precession and obliquity forcing. Clim Dyn (2021). https://doi.org/10.1007/s00382-021-05663-6
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