研究东亚季风变化对气候预测至关重要

  研究过去的气候可以帮助我们预估未来的气候变化。

  东亚地区夏季风出现了明显的年代际转变,尤其在20世纪70年代末以后显著减弱。受其影响,我国北方降水开始减少,南方长江中下游地区相对来说降水增加,出现所谓的“南涝北旱”格局。

  之前,很多人认为20世纪70年代末以后夏季风减弱与北太平洋年代际震荡位相调整有关。而在我们气候系统模式数值模拟试验中,将大气和海洋因素耦合到一起,考虑了自然变化和人类的作用,证明只有将人类活动和自然因素都考虑在内,才能较为准确地模拟出降水变化。也就是说,人类活动和自然因素都对20世纪70年代末夏季风减弱发挥作用。

  除了东亚夏季风的变化,1970年以后,副热带高压(以下简称副高)在东西方向上的移动值得关注。夏季长江流域梅雨或者北方雨带都跟副高季节性变化有关。如果副高西进,雨带会向西移动;如果副高东退,雨带也会随之东移,同时副高在东西方向的移动对雨带南北方向位置也会产生影响。

  过去,人们普遍认为1970年以后副高西进,但现在需要重新审视这观点。原因在于全球变暖导致位势高度普遍抬升,如果沿着纬圈看,副高在东部和西部都会增加,假如以原来的位势高度场来判断副高位置变化,可能会出现系统性的偏差,可能使得对副高西进或者东退产生误判。将位势高度场整体变化的因素排除,把纬向平均位势高度场去掉以后,我们发现副高其实是东退了。

  从垂直方向积分的水汽输送角度来看,在1970年以前,副高位置偏西,水汽可以输送到我国比较偏北的地区;1970年以后由于副高东退,水汽在南方“堆积”,导致长江流域降水较多。

  另外值得注意的是,1992年到1993年华南地区降水增加,也有研究者将其作为一次年代际变化。1999年以后,我国东部夏季降水发生变化,之前在北纬30°左右降水偏多,在2000年后降水正异常区(即降水较常年偏多地区)北移到淮河流域,华南地区、长江中下游地区、淮河流域降水都发生了变化。如果这种趋势持续下去,未来二三十年降水正异常区可能移到华北地区。

  不仅东亚夏季风在悄然发生变化,上世纪80年代中期以后到90年代东亚冬季风显著减弱,很多科学家认为与全球变暖有关。而且在20世纪70年代以后,冬季风与厄尔尼诺和南方涛动(即ENSO)的关系减弱,特别在70年代中期以后,ENSO更多地通过东移的阿留申低压影响北太平洋和北美地区。

  而ENSO的影响减弱,北极秋季海冰变化对我国气候变化作用更加需要引起重视,最近十几年,东亚沿岸春季温度下降,近年来东北地区降雪增多而北方地区时常出现较强的寒潮,可能与北极秋季海冰减少有关系。由于北极秋季海冰减少,水汽来源增加,导致西伯利亚地区积雪厚度增加,这个过程可以从秋季持续到第二年春季。积雪厚度增加后,通过辐射作用,使得上空的空气温度下降,东亚沿岸形成冷的低温平流,导致东亚沿岸温度下降。

  气候变化具有高度的复杂性。我们研究气候,一个目的是分析人类活动和自然变化对气候到底有多大影响,另一个重要目的是预测气候,但预测气候非常困难。研究东亚季风的年代际变化,对我们预测未来几十年的气候变化是至关重要的

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