行使太平洋年代际振荡旌旗灯号进步将来15-30年南亚夏日降水转变的展望正确度

　　中国科技院大气物理研究所联合美国纽约州立大学奥尔巴尼分校、德国马普气象研究所3月13日发表于《科技进展》 （Science Advances）的研究工作发现，假如在展望将来15-30年的南亚夏日风降水转变时充分考虑太平洋年代际振荡（IPO）的位相转变，则我们能够有用削减展望效果的不确定性，进步展望效果的可信度。

　　南亚是全球人口分布密度最大的地区之一，受夏日风转变的影响，旱涝灾难对该地区的工农业生产和社会运动产生伟大影响。因此，假如能够较为正确地展望将来十多年的降水转变趋势，对于决策者来说，这将帮助他们制订更为有用的应对策略，惠及该地区超过十亿的人口。但是，目前正确地展望将来10-30年的季风降水转变尚是一个国际难题，体现之一是参加“全球耦合模式比较计划”的天气模式展望的南亚夏日降水转变彼此之间存在明显的差异—科技界将这种模式间的效果差异称作“不确定性”。

　　是什么因素导致了“不确定性”？决定将来10-30年季风转变的因子包括两类，一是人为辐射外强迫的作用，包括人为温室气体和气溶胶排放、地皮行使所造成的下垫面转变等；二是“内部变率”，指由大气、海洋、海冰和陆面构成的天气体系内部的振荡，它是与人类运动无关的、纯天然的过程，时间尺度既包括年到年的年际变率，也包括周期达几十年的年代际振荡。在将来10-30年这个时间段上，因为人为辐射强迫的作用还不是分外明显，内部变率就成为造成预估效果不确定性的重要因子。假如能够把内部变率的影响剥离出来，充分行使其中年代际振荡的持续性特点，就有望进步展望的正确度。

　　这项由中国科技院大气物理研究所周天军研究员团队联合美国纽约州立大学奥尔巴尼分校戴爱国教授、德国马普研究所李红梅博士、李超博士、Jin-Song Von Storch博士等的合作研究，指出针对将来15-30年的天气展望，因为内部变率的影响超过了人为外强迫（如温室气体、气溶胶等）的作用，使得南亚夏日风降水预估出现误差。通过分析由150个样本组成的天气体系模式超级荟萃模仿试验效果，他们发现太平洋年代际振荡（IPO）是引起将来15-30年南亚夏日风降水预估不确定性的重要内部变率因子。IPO是指存在于太平洋海温的一种20-30年准周期的年代际振荡征象，在其正位相时，热带海温偏暖、而热带外海温偏冷，冷位相时情况反之。若我们能够正确把握将来15-30年的IPO的位相转换，则预估的南亚夏日风降水不确定性将会明显减小，详细削减的幅度因模式性能而异，最少也有13-15%，最多可达26-30%。研究指出，尽管温室气体等人为辐射外强迫使南亚夏日风降水增长，但假如伴有IPO位相由负转正，则降水增长的概率将会被降低，同时印度半岛出现极端变干（湿）的概率将会增大（减小）；反之，若IPO位相由正转负，则IPO引起的降水增长趋势叠加在温室气体等外强迫的影响之上，将增长南亚季风降水增多的概率，印度半岛出现极端变湿（干）的可能性也将会增大（减小）。

　　“前人在研究南亚夏日风的历史转变时已经发现了IPO的影响，然而在天气预估中这个影响却常常被视为噪音。因为IPO是一种年代际的振荡旌旗灯号，自身有很长时间的持续性，因此在对将来15-30年的天气进行预估时考虑IPO的位信赖息，将有助于缩小南亚夏日风降水预估的不确定性，有用地提拔南亚地区极端旱涝发生概率的展望水平”，该文第一作者、中国科技院大气物理研究所博士生黄昕说。“季风的展望面临很多难题，必要国际科技界的携手努力。为此，我们联合英美学者在国际上提议了“全球季风模式比较计划”（GMMIP），这一工尴尬刁难于GMMIP计划具有紧张推动意义”，该文通信作者、中国科技院大气物理研究所周天军研究员最后强调。

　　该研究工作受中国科技院“丝路环境”战略先导项目(批准号 XDA20060102)、中国科技院国际伙伴计划项目（批准号134111KYSB20160031）和国家天然科技基金（批准号41775091）共同资助。

　　参考文献：

　　Xin Huang, Tianjun Zhou*, Aiguo Dai, Hongmei Li, Chao Li, Xiaolong Chen, Jingwen Lu, Jin-Song Von Storch and Bo Wu: South Asian summer monsoon projections constrained by the interdecadal Pacific oscillation. Science Advances, 6, eaay6546 (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aay6546

　　文章链接：

　　https://advances.sciencemag.org/content/6/11/eaay6546 

　　IPO影响南亚夏日风降水近期预估的示意图：若将来IPO为正位相转换，南亚季风区出现极端变干趋势的概率增大；反之，南亚季风区出现极端变湿趋势的概率增大。