科研进展

JC: 不同ENSO位相下火山爆发对全球季风降水的影响

  火山爆发能够对季风活动产生显著影响。研究表明,包括亚澳季风区、美洲季风区和非洲季风区在内的全球季风区,在火山爆发后都会产生不同程度的旱涝异常。揭示火山气溶胶和季风的关系依赖于过去千年的重建记录和数值模拟,但是近期研究发现数值模拟与重建资料结果之间存在较大差异,原因尚不清楚。

  近日,中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室博士后左萌博士等,利用CESM过去千年模拟试验分析了在三种不同的ENSO位相下,火山爆发后热带海温的响应及其对全球季风区降水的影响,发现火山爆发前的不同ENSO位相是导致模拟与重建结果差异的主要原因。该工作于9月20日发表在Journal of Climate上。
  研究发现,在不同的ENSO位相作为背景态时,火山爆发后热带太平洋海温的响应具有显著差异。当火山爆发前为ENSO中性和暖位相(El Nino)时,火山爆发后均更易出现El Nino型海温异常;当火山爆发前为ENSO冷位相(La Nina)时,火山爆发后均更易出现La Nina型海温异常,且南半球火山爆发后该响应最为显著。这是由于在冷位相背景态下,东太平洋温跃层变浅,上层海洋层结较强,火山爆发后由于南美大陆降温激发的东风异常扰动更容易引起海洋异常平流以及海洋次表层上升流的变化。上述海温响应进一步通过大气桥作用加强或削弱不同季风区的降水响应。进一步将火山爆发后降水的响应分解为直接辐射强迫和间接海温响应作用两部分,发现不同纬度的火山爆发后,季风区的降水响应中,直接辐射强迫和间接海温响应的作用具有区域差异,这将进一步影响季风区降水响应的强度。
  “我们的研究明确了不同ENSO位相下季风降水对火山强迫的响应机制,这对于未来预测火山爆发后的气候异常具有重要参考价值。”论文的第一作者左萌说。
  本研究受到国家重点研发计划(批准号2017YFA0604601)和国家自然科学基金项目(批准号42075041、41988101和41775091)的共同资助。
  参考文献:
  Zuo Meng, Wenmin Man*, Tianjun Zhou, 2021: Dependence of Global Monsoon Response to Volcanic Eruptions on the Background Oceanic States. Journal of Climate, 34, 8273-8289. DOI: 10.1175/JCLI-D-20-0891.1
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图1. 火山爆发后当年冬季为E Nino型(左列)或La Nina型(右列)海温响应时,(a)(b)北半球、(c)(d)热带和(e)(f)南半球火山爆发后次年降水响应中直接辐射强迫和间接海温响应作用关系的示意图。十字交叉线和斜线分别代表直接和间接作用相互叠加和抵消,绿色和棕色分别代表降水增加和减少。
 

 

  

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