在全球变暖加速和极端天气事件更加频繁的背景下,预测未来 1 到 10 年的气候信息对于风险评估和未来规划日益重要。这些预测对于深化理解气候系统对外部强迫和自然变率的响应机制具有重要的科学价值(Boer et al.,2016)。已有一些国际研究计划加强对年际-年代际预测的关注,例如CMIP的年代际气候预测计划(DCPP)以及世界气候研究计划(WCRP)灯塔计划的“解释和预测地球系统变化”(Explaining and Predicting Earth System Change)。
春季作为万物复苏的时节,雨水的多寡直接影响当地水资源和物候特征。在全球范围内,现代春季持续性降雨(简称“春雨”)主要发生于东亚地区,表现为降水强度大(气候态春季降水超600毫米)、占年总降水比例高(局地达35%—40%)。东亚春雨主要影响我国的华南地区,与华南前汛期在发生时间上接近,其年际尺度上的变化也显著影响到东亚夏季风的爆发。已有的研究表明,春雨的形成与海陆热力差异以及青藏高原地形有关。然而,具有相似地理环境的北美大陆东部并不存在与之相当的雨季,其原因尚不清楚。6500万年来的新生代经历了海陆变迁及高原隆升,为我们理解现代北半球春雨格局的形成及机制提供了天然的实验室。
随着气候变化加剧,快速发展的骤旱正成为干旱的一种新常态。近年来,如2012年美国中西部特大骤旱、2022年我国长江流域特大骤旱均导致陆地碳汇显著下降。定量评估生态系统对骤旱的抵抗能力,对于制定适应策略及缓解骤旱影响至关重要。然而,目前全球范围内植被对骤旱的抵抗力及其长期演变趋势仍不明晰。
水平分辨率的局限性和海气耦合过程模拟的不足是气候模式模拟偏差的两个重要来源。在本项研究中,我们通过使用一系列版本的FGOALS-f模式(中国科学院大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室研发),研究了亚洲夏季风(ASM)模式模拟对于水平分辨率和海气耦合过程的敏感性,并进一步分析了偏差产生的可能原因。结果表明,高分辨率(25公里)的单独大气模式试验(AMIP)在所有试验中模拟ASM的技巧最高,而低分辨率(100公里)的AMIP试验则表现出最低的技巧(图1. a, d)。对水循环过程和大尺度季风动力学的进一步诊断结果表明,垂直水汽输送项模拟偏强是西太平洋降水模拟过多的主要原因。
青藏高原热力强迫对亚洲夏季风的形成和变化具有重要影响。早期研究指出,青藏高原在北半球夏季作为一个巨大热源(Yeh et al., 1957),其强烈的地表感热加热可导致对流层低层产生气旋性环流异常,并激发高原南坡的强烈垂直运动,伴随对流层中上层显著的潜热释放,这一现象被称为感热气泵驱动机制(SHAP)(Wu et al., 1997)。然而,自2010年以来,也有研究指出青藏高原平台地区加热对季风环流影响有限,而是其动力隔断作用更加重要(Boos & Kuang, 2010, 2013)。有研究表明青藏高原3km以上平台地区的加热作用在夏季弱于印度北部平坦地形区,其对亚洲夏季风形成和变化的影响非常有限(Rajagopalan & Molnar, 2013)。为了综合理解青藏高原的动力和热力强迫,He et al., (2022) 提出仅计算感热通量不足以代表高原表面的热力强迫作用,而青藏高原地表位涡(TP-SPV)这一物理量能更综合地表征高原地形与热力效应共同作用对大气环流的影响。这些研究为深入理解青藏高原对亚洲夏季风的影响提供了新的视角
