西太平洋副熱帶高壓(西太副高)是東亞夏季風系統的主要組成部分,對東亞夏季氣候有重要的影響。西太副高存在顯著的年際變率,當其异常偏强時,系統西側的南風攜帶來自熱帶海洋的大量水汽與來自北部的幹冷空氣相遇,導致夏季長江中下游地區降水偏多,甚至發生嚴重的洪澇災害。在2020年夏天,异常偏强的西太副高導致長江中下游地區發生嚴重洪水;在我國造成數百人死亡、至少28000所房屋被毀,以及數百億經濟損失等嚴重後果(圖1)。
最近,中科院大氣所LASG黃剛研究員團隊和澳大利亞CSIRO的科學家合作在PNAS發表文章指出:在SSP-585排放情况下,未來如2020年這樣的强西太副高事件的發生頻率可能會新增。
西太副高的年際變率受到熱帶海溫的影響。通過統計分析,該研究指出熱帶中太平洋海溫和印度洋海溫是影響西太副高年際變率主模態的關鍵因數。熱帶海溫异常可以通過調節局地和非局地降水和大氣對流,進而造成西北太平洋的環流异常。
該研究利用32個CMIP6模式,發現94%的模式類比結果均表明西太副高第一模態的變率在全球變暖背景下將會新增(圖2)。全球變暖會導致降水和大氣對流對海溫變化的響應增强;這是因為根據克勞修斯水汽方程,大氣飽和水汽壓隨著溫度的升高而呈指數增長,使得氣候變暖背景下,大氣的水汽含量新增,水汽對溫度的響應也隨著溫度新增而增强。“這些變化與背景場海溫的不均勻增溫相結合,可以導致大氣對流對太平洋中部海溫的響應增强並造成更强的環流异常,進而使西太副高變率新增”。本文第一作者,LASG黃剛課題組博士後楊凱指出。
本文的通訊作者,LASG黃剛教授提到:“我們的團隊長期致力於印度洋-太平洋海氣相互作用及其對東亞氣候的影響方面的研究。本文所指出的未來西太副高變率增强可以提高强西太副高事件發生概率,這表明全球變暖可能使如2020年這樣的强西太副高事件以及與之相關的我國東部洪澇災害發生概率新增,這進一步強調了减排和碳中和的重要性“。
圖1.2020年長江流域洪澇
圖2.(A)32個CMIP6模式中20世紀(藍色)和21世紀(紅色)西太副高主模態變率變化特徵,30個模式均表現出變率新增。(B)與(A)相同,但為强西太副高事件的變化。大多數模式表明西太副高變率及强西太副高事件的發生概率在全球變暖背景下將會新增。
論文連結:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2120335119