科研进展 / Scientific Research Progress

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21世纪东亚夏季风预估结果具有指数和模式依赖性

[发布日期: 2022-06-24 浏览量 302]

      利用CMIP6中27个全球耦合模式在SSP2-4.5中度发展共享社会经济路径情景下的未来预估试验结果,使用11个东亚夏季风指数,系统开展了21世纪东亚夏季风强度变化的预估研究。所用的东亚夏季风指数分为6类:2个东西向热力对比指数、2个南北向热力对比指数、2个纬向风切变涡度指数、2个西南季风指数、2个南海季风指数以及1个经向风指数。结果表明,21世纪东亚夏季风变化存在较大的模式和指数依赖性。相对于1985-2014年参照时段,基于东西向热力对比和西南季风指数,东亚夏季风强度在2015-2099年无显著变化趋势且不同模式间差异较大;基于南北向热力对比、纬向风切变涡度、南海季风这3类指数的预估分析则表明,东亚夏季风在21世纪表现为不同程度的减弱趋势,且年际变率均呈增大趋势。基于经典的经向风指数(该指数直接反映东亚对流层低层夏季风环流且在未来变暖情景下仍然有效),21世纪东亚夏季风显著增强且年际变率增大,前者主要源于东亚大陆与西北太平洋、南海之间的经向、纬向海陆热力对比增大(图1);经向风指数与其它五类指数的变化趋势之间存在较好的相关关系。进一步从热力和动力因素两个方面分析了不同指数之间的物理联系。在未来变暖情景下,东亚大陆出现异常的南风气流(图1b)、水汽通量辐合且水汽含量增加,有利于21世纪东亚降水和夏季风增强,这是经向风指数、东西向热力对比指数增强的主要原因,且水汽收支方程中的热力和动力项贡献同等重要;而南海南部出现异常的东风气流(图1b)、水汽通量辐散且水汽含量相对较小,抑制了热带地区的降水和季风环流,这是基于南亚纬向风定义的夏季风指数(如南北向热力对比和纬向风切变涡度指数)减弱的主要原因,水汽收支方程中的动力项在其中起主导作用,且主要源于动力辐合作用。


图1 (a)由经向风指数(20°–40°N和105°–120°E区域平均的夏季850 hPa经向风)定义的东亚夏季风强度随时间的变化;蓝色粗实线表示14个模式平均结果。相对于1985–2014年参照时段,14个模式平均模拟的2080–2099年夏季(b)850 hPa风场(m/s)以及(c)地表气温(填色;℃)和海平面气压(等值线;hPa)变化。(b)中空白区表示地形高度大于1500米,灰色阴影表示70%以上的模式与多模式平均的经向风变化符号一致

Figure 1 (a) East Asian summer monsoon index as measured by summer meridional wind at 850 hPa within the region of 20°–40°N and 105°–120°E, in which 14_MME denotes the ensemble mean of the 14 CMIP6 GCMs. Relative to 1985–2014, changes in summer (b) wind at 850 hPa (units: m/s) and (c) surface air temperature (shading; units: °C) and sea level pressure (contour; units: hPa) during 2080–2099 as derived from the 14-GCM mean. In (b), regions with an elevation above 1500 m are left blank, grey shaded areas represent regions where at least 70% of the models agree on the sign of the meridional wind change, and the blue rectangle shows the region of 20°–40°N and 105°–120°E.


引用格式:
Tian, Z., D. Hu, X. Lang, D. Jiang, 2022: Index- and model-dependent projections of East Asian summer monsoon in Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 simulations. International Journal of Climatology, 42, 2208–2224.