赤道对流控制着北半球夏季季节内振荡,现在和未来的气候影响
北半球夏季季节内振荡是印度夏季风期间热带季节内变化的主要模式,通常表现为20~90天的振荡周期。它通过调控印度夏季风的干湿周期,直接影响印度的气候变化。北半球夏季季节内振荡通常从赤道地区开始,逐渐向北移动到印度次大陆及其周边海域并带来降雨,是其传播的重要特征之一。
赤道对流是指在赤道附近由于强烈的太阳辐射和高温,空气受热上升形成的对流现象,这种对流通常伴随着强烈的上升运动和云层发展,是热带地区降水的主要来源。赤道对流通过对流加热产生的大气波动,驱动北半球夏季季节内振荡的北向传播;同时,赤道对流产生的风和水分扰动通过水平水分平流,将水分向北输送,为北向传播提供必要的条件。
随着全球变暖,赤道地区的对流活动预计将增强,导致更强烈的北半球夏季季节内振荡事件。同时,由于温度升高,大气中水分的增加将进一步增强对流加热效应,进而影响北半球夏季季节内振荡的传播和强度。
为了探究赤道对流在北半球夏季季节内振荡北向传播中的作用,以及未来气候变暖情况下,北半球夏季季节内振荡的结构和强度会发生哪些变化等问题,研究团队通过对CMIP6模型的分析,根据模型的表现,将其分为AAPM和BAPM,通过复合水分预算分析,研究比较了这2种模型在水分动力学上的差异,并通过空间-时间谱分析,比较了历史和未来情景下北半球夏季季节内振荡的时空特征。
研究发现,赤道对流的强度是决定北半球夏季季节内振荡北向传播的关键因素,水平水分平流是驱动北半球夏季季节内振荡北向传播的主要机制。由于AAPM模型模拟了更强的赤道对流,能够更好地捕捉北半球夏季季节内振荡的北向传播。AAPM模型中有56%的事件是北向传播,而BAPM模型中仅为35%的事件是北向传播。
研究还预测了未来气候变暖情景北半球夏季季节内振荡的变化情况,随着未来热带印度洋和太平洋变暖导致湿度增加,激发的开尔文波增强了边界层辐合反馈,导致北半球夏季季节内振荡降水增大,但北向传播特性不会发生改变。研究发现,发现从 2020 年到 2099 年降雨量持续增加。
这项研究通过深入分析CMIP6模型和未来气候情景,揭示了赤道对流和水平水分平流在BSISO北向传播中的关键作用,并预测了未来气候变暖对BSISO的影响。
图:现在(上图)和未来(下图)之间导致 BSISO 降雨演变变化的过程
多色阴影代表背景湿度,红色椭圆形代表对流中心。阴影强度代表强度。在未来的气候中,背景湿度将均匀增强;因此,背景梯度保持不变。第 0 天的赤道对流更强、更广,导致类似的风扰动,从而导致类似的平流湿润。因此,向北传播的特征不会改变。然而,第 12 天背景湿度的增加增强了孟加拉湾和阿拉伯海的对流。
❓思考题:以下哪个因素对北半球夏季季节内振荡的北向传播起到关键作用?
A. 赤道对流
B. 极地冷空气
C. 海洋盐度
D. 太阳黑子活动
正确答案:(点击查看)
A.
解析:研究发现,赤道对流的强度是决定BSISO北向传播的关键因素。表现高于平均的模型由于模拟了更强的赤道对流,能够更好地捕捉BSISO的北向传播,而表现低于平均的模型由于赤道对流较弱,北向传播的比例显著降低。
参考文献:Aditya Kottapalli & P. N. Vinayachandran ,Equatorial convection controls boreal summer intraseasonal oscillations in the present and future climates. npj Climate and Atmospheric Science volume 8, Article number: 82 (2025),doi:10.1038/s41612-025-00959-4