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    全球變暖正在改變亞洲季風格局

      全球變暖導致氣候系統熱機效率提高,能量與水循環速度加快,高溫熱浪、暴雨洪澇災害等極端事件頻發。歷來干旱的索馬里在2021年5月遭受暴雨洪水襲擊。今年入夏以來,位于南亞西北部干旱區的巴基斯坦、阿富汗,甚至伊朗也遭受了重大洪澇災害,數百人傷亡,財產損失嚴重。氣象記錄顯示,近十多年南亞西北部的暴雨極端事件有逐漸增加的趨勢。與此同時,東亞季風及旱澇形勢也發生了明顯變化,南方頻現旱情、北方多雨,一向缺水的黃河多次出現汛情。這些變化與氣候模式預估結果是否一致?其背后機理和變化原因值得進一步研究探討。

      2015年以來,中國科學院大氣物理研究所戴新剛研究員團隊與香港天文臺研究人員合作,依據CMIP5多模式數據對未來20-30年亞洲季風的可能變化進行了數年的研究,重點檢驗了模式集合預估偏差特征及其可能的訂正方法,結果表明,模式系統性誤差超過80%,其余屬于非定常誤差,在氣候預估中這兩種誤差都需要訂正。用線性統計方法可以訂正誤差中的定常及平穩部分,非平穩部分尚無法訂正。在中等排放路徑RCP4.5情景下,對2021-2050年CMIP5模式集合降水的訂正結果顯示,中國汛期大雨帶將北移,新疆南部、三江源區、黃河下游、淮河流域、東北南部等地降水會明顯增加,南方會頻現旱情(見圖1)。這與近些年我國雨帶明顯偏北,北方多雨,黃河汛情加重,南方不時出現干旱的實況相一致。這些變化都與全球變暖背景下亞洲季風系統格局變化有關。

      以地面至500mb水汽通量表示季風矢量,計算2016-2045年相對于1976-2005年CMIP5歷史氣候模擬季風差來表示亞洲季風系統的變化。結果顯示在赤道印度洋出現兩支附加的跨赤道向北水汽流,其西端一支從赤道索馬里指向巴基斯坦,即增強了季風季節向南亞西北部干旱區的水汽輸送;另一支位于80°E,指向孟加拉灣北部,中南半島向北的季風水汽輸送減弱,向西的輸送增強;向北的水汽輸送在中國東部沿海有所增強(見圖2)。這一方面會導致南亞西北部,甚至非洲之角東部干旱區季風降水增加,恒河流域及中南半島降水趨于減少,另一方面中國西南地區和江南中部等地易出現干旱。這與上述降水預估的訂正結果基本一致,說明全球變暖背景下南亞季風與東亞季風的格局正在發生變化,其主要原因應該是,全球氣候變暖造成南北半球溫差增加,越赤道氣流逐漸增強,南亞季風區向西擴展,向東的季風水汽輸送減弱所致;而東亞季風變異還與變暖背景下海陸溫差加大,副熱帶高壓系統向北擴展有關。需要注意的是,氣候的持續暖化會進一步導致中國南方旱情加重,有關部門應盡早制定適應措施,應對日益嚴峻的水資源短缺問題。資助項目:NSFC(41675087,42061144015)。

    圖1 2021-2050年經偏差訂正后,20個CMIP5模式集合預估的暖季(5-10月)降水距平百分率

    圖2 2016-2045相對于1976-2005年地面至500mb20個CMIP5模式集合平均暖季(5-10月)水汽通量變化

      參考文獻鏈接:

      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模式中國降水預估誤差分析

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

      未來30年亞洲降水情景預估及偏差訂正

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

      CMIP5模式降水訂正法及未來30年中國降水預估

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

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