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ENSO與印度夏季風關系自1999/2000出現年代際增強

  印度夏季風覆蓋了人口稠密的南亞地區,其在6–9月帶來的降水占全年降水總量的70%,對當地的農業生産和社會經濟發展有重要的影響,因此印度夏季風的變化會影響印度地區十幾億人口的生活生産。自20世紀30年代,英國Walker爵士發現大氣的南方濤動(後與厄爾尼諾、拉尼娜聯系起來,合稱ENSO)和印度夏季風降水的異常存在密切的關系之後,ENSO被認爲是影響印度夏季風的重要因子,隨後基于物理過程的氣候經驗預測模型開始在世界各地開展起來,開啓了現代氣候學的新時代。

  20世纪末,得益于更长时间观测资料的获取,印度气候学家Kumar教授于1999年发表在《Science》的研究論文指出ENSO和印度夏季风降水的关系并不稳定,自20世纪70年代以来二者的关系开始逐渐减弱。这一问题迅速成为国际气候学的研究热点,气候学研究进而深入到“年际关系的年代际转变”上。随着问题的深入,相关研究变得异常复杂且艰巨,其物理机制不明,一直是国际气候学研究的重大挑战。特别是,20世纪70年代的这次转变在时间上和全球变暖的长期趋势契合,因此,这到底是大自然内部的年代际变化还是全球变暖趋势所致,也存在争议。
  近日,大氣物理研究所黃平課題組最新研究指出,在20世紀90年代末期,ENSO和印度夏季風的關系開始出現新的年代際轉變——開始增強(圖1)。
图1 Nino3指数与印度夏季风的19年滑动相关
  研究进一步指出不同于ENSO空间形态的多样性,ENSO时间演变的多样性是根本原因,并通过大西洋的响应作为桥梁来传递ENSO信号。该研究发现夏季ENSO的状态存在两个不同的时间演变,有些ENSO从上一个冬季就存在,一直持续到次年夏季,他们将此称为延续型ENSO(Continuing ENSO),主要发生在1979–1997年;而另外一些ENSO从夏季才出现,称为新发型ENSO(Emerging ENSO),主要发生在2000–2018年。
  延续型和新发型ENSO通过大气Walker环流对印度夏季风的直接影响几乎没有差别。但在延续型ENSO下,由于其已经存在半年之久,它对全球海温有着重要影响,尤其是南大西洋,该区域的海温异常随后会通过Gill mode响应增强印度降水。这样ENSO对印度夏季风的直接大气影响被干扰,使得ENSO和印度夏季风降水的关系减弱。而在新发型ENSO下,南北大西洋海温异常均较弱且基本相当,对ENSO的直接大气影响造成干扰较弱且北大西洋通过Rossby wave响应抵消了南大西洋的Gill mode响应所带来的印度降水异常,ENSO和印度夏季风降水的关系增强(图2–4)。
  黃平研究員表示,“過去大家都關注不同空間位置的ENSO影響,而ENSO時間演變的多樣性從一個新的角度讓我們可以了解ENSO的特征和影響,這有助于未來更好地摸清ENSO的‘脾氣’。而隨著觀測資料的日益豐富和時效性的增加,我們也將有機會從更廣闊的角度去關注洋盆間相互作用的特征以及對氣候變化的影響。這也必將加快我們對自然界中年代際信號轉變的了解。”
图2 不同ENSO组别下的海温异常合成图
图3 不同ENSO组别下的降水异常合成图
图4 不同时期,ENSO影响印度季风的机制图
  上述研究成果发表在期刊《The Innovation》上,博士研究生杨显轲为本文第一作者,研究得到国家重点研发计划(2019YFA0606703)、国家自然科学基金项目(41722504,41975116)和中國科學院青年创新促进会的资助。
  Yang X., Huang P. (2021). Restored relationship between ENSO and Indian summer monsoon rainfall around 1999/2000. The Innovation. 2(2),100102.
  文章鏈接:https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(21)00027-8
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