大气所研究揭示不同纬度火山爆发对全球季风降水的影响

全球季风区是全球人口分布密度最大的地区之一，季风的非常运动伴随出现的洪涝和干旱事件对社会经济发展有偏重大影响。火山运动作为天然外强迫中的紧张因子，能够通过喷发产生硫酸盐气溶胶，削减到达地面的太阳短波辐射，产生冷却作用，削弱全球水循环。因此理解火山爆发对全球季风降水的影响具有紧张的科学和社会意义。

　　前人研究基于模式模仿指出热带火山爆发会使季风区降水削减，季风环流削弱，并归因于海陆热力差异的减小。近年来也有研究发现不同纬度的火山爆发会通过影响环流对季风降水产生不同影响，但物理机制诠释仍存在不足。最近，中国科学院大学、中国科学院大气物理研究所博士研究生左萌与其导师周天军研究员、第二导师满文敏副研究员，通过对多套长时间尺度的重修资料、高分辨率的观测资料以及曩昔千年多成员天气模式模仿效果的分析，指出不同纬度火山爆发会对全球季风降水产生不同的影响。详细来讲，北（南）半球火山爆发后北（南）半球季风降水削减，南（北）半球季风降水增长。热带火山爆发后全球季风降水均削减。这一效果在重修、观测和模仿中均有表现。进一步地，他们基于模式效果使用水汽收支和湿静力能诊断方法对以上征象的机制进行了诠释。研究效果注解与环流转变相干的动力过程在降水相应中起着主导作用。北（南）半球火山爆发后北（南）半球季风区变干以及热带火山爆发后全球季风降水的削减是因为季风环流削弱造成的；南（北）半球火山爆发后北（南）半球季风区变湿是由半球间温差转变引起的越赤道气流加强导致的。此外，该研究还将分析延长到极端降水转变上，选取了延续干燥指数和延续湿润指数表征极端干湿转变。效果注解极端降水在空间分布上与平均降水类似，但在季风区相应更敏感。此外，地表径流和净初级生产力的转变在部分子季风区较降水转变更强，这注解除了平均态降水之外，火山爆发也会造成降水结构分布、水资源以及生态体系的明显转变。

　　“这一工作的价值之一在于使用了多套重修资料周全揭示火山爆发后全球季风区的降水相应，并使用多荟萃成员模仿来研究火山强迫造成的天气相应，有助于有用提取火山强迫旌旗灯号而克制内部变率的影响。此外，还使用物理诊断方法定量分析了决定降水相应的因子，这有助于深入理解不同纬度火山影响季风降水的不同物理过程”，该文第一作者左萌说。“这一工作揭示出不同纬度的火山爆发会通过不同的环流转变过程造成全球季风降水的不同相应，这对CMIP6的年代际天气展望计划（DCPP）、地球工程（Geoengineering）中的注入硫酸盐气溶胶试验具有紧张参考意义，在以上试验设计中应考虑不同纬度的火山气溶胶强迫造成的不同天气相应。”该文通信作者周天军研究员最后强调。

　　上述成果近日在Journal of Climate杂志发表。

　　关键词：火山爆发 全球季风 环流转变 不同纬度

　　参考文献：

　　Zuo Meng, Tianjun Zhou*, Wenmin Man, 2019: Hydroclimate Responses over Global Monsoon Regions Following Volcanic Eruptions at Different Latitudes.Journal of Climate, 32, 4367-4385. DOI: 10.1175/JCLI-D-18-0707.1

　　https://journals.ametsoc.org/doi/10.1175/JCLI-D-18-0707.1

　　图1. 重修资料揭示的北半球、热带、南半球火山爆发后次年夏日不同子季风区降水、PDSI转变百分比（单位：%）。红色、紫色、蓝色条形图分别代表北半球、热带、南半球火山爆发后的相应，实线为多套资料荟萃平均，阴影为资料之间的离差。

　　图2. 三类火山爆发后全球季风区的干湿转变及物理机制的示意图。 (a) 北半球火山；(b) 热带火山；(c) 南半球火山。