科研进展

EF: 研究揭示火山气溶胶对未来全球季风降水变化的潜在影响

  火山气溶胶作为一种重要的自然辐射强迫因子,对包括季风在内的全球气候具有重要影响。未来气候变化预估是建立在情景基础之上的,而现有情景均未考虑火山气溶胶的潜在影响,被IPCC AR5指出是当前气候预估中所存在的重要不确定性因子。近年来,有学者通过设定特定的爆发情景,开展气候预估试验,评估其对全球温度预估的影响,但是可能的火山爆发情景范围对全球季风降水预估不确定性的贡献尚不清楚。最近,中国科学院大气物理研究所副研究员满文敏、博士后左萌等,联合美国国家大气研究中心和挪威卑尔根大学学者,揭示了火山气溶胶强迫对未来全球季风区降水变化的潜在影响,定量估算了火山强迫对人类活动影响的信号萌芽期的影响,相关成果近日发表在美国地球物理学会期刊“Earth’s Future”杂志上。

  本工作把基于历史上火山爆发统计规律构建的火山气溶胶强迫数据,叠加在未来气候预估中,从而第一次在未来的全球季风预估中,考虑了自然强迫因子火山的潜在影响,而且研究表明,这种影响较为显著。例如,在年代际尺度上,研究团队发现火山气溶胶强迫对全球陆地季风区降水预估不确定性的影响增大,与不考虑火山强迫或考虑背景态火山强迫(1850-2000年平均)相比,考虑随时间变化的火山气溶胶强迫使得预估的不确定性增加约20%。火山气溶胶强迫导致未来百年全球陆地季风区平均降水减少约10%。火山气溶胶强迫对全球季风区降水最显著的影响是导致亚洲季风区降水减弱,北美季风区降水增强,这与全球变暖背景下季风降水的响应正好相反。火山气溶胶强迫可将人类活动影响的信号萌芽期出现的时间在超过全球陆地季风区60%的面积上平均推迟5年。
  该工作的一个重要的启示是,传统观点认为未来气候预估的不确定性来源,包括外强迫场的不确定性、模式对外强迫响应的不确定性、以及内部变率。此外,还有一部分不确定性来自重要的辐射强迫因子变化,但没有被包含在预估方案中,例如强火山爆发事件的影响。该工作的价值,在于基于统计方法建立的未来百年火山气溶胶强迫数据,明晰了自然辐射强迫因子对长期气候预估不确定性的贡献。
  本文受国家自然科学基金项目(批准号41675802, 42075041)和科技部重点研发项目(批准号2017YFA0604601, 2020YFA0608902)的资助。
图1 全球陆地季风区夏季降水异常时间序列(相对于1995-2014年平均值的百分比变化)
图2 全球陆地季风区降水的人类活动影响信号萌芽期(ToE)出现时间的变化
  引用:Man, W., Zuo, M., Zhou, T., Fasullo, J. T., Bethke, I., Chen, X., et al. (2021).
  Potential influences of volcanic eruptions on future global land monsoon precipitation changes. Earths Future, 9, e2020EF001803, https://doi.org/10.1029/2020EF001803.
  下载链接:
附件下载: