中國科學院大氣物理研究所聯合美國紐約州立大學奧爾巴尼分校、德國馬普氣象研究所3月13日發表于《科學進展》 （Science Advances）的研究工作發現，如果在預測未來15-30年的南亞夏季風降水變化時充分考慮太平洋年代際振蕩（IPO）的位相變化，則我們能夠有效減少預測結果的不確定性，提高預測結果的可信度。

南亞是全球人口分布密度最大的地區之一，受夏季風變化的影響，旱澇災害對該地區的工農業生產和社會活動產生巨大影響。因此，如果能夠較為準確地預測未來十多年的降水變化趨勢，對于決策者來說，這將幫助他們制定更為有效的應對策略，惠及該地區超過十億的人口。但是，目前準確地預測未來10-30年的季風降水變化尚是一個國際難題，表現之一是參加“全球耦合模式比較計劃”的氣候模式預測的南亞夏季降水變化彼此之間存在顯著的差異—科學界將這種模式間的結果差異稱作“不確定性”。

是什么因素導致了“不確定性”？決定未來10-30年季風變化的因子包括兩類，一是人為輻射外強迫的作用，包括人為溫室氣體和氣溶膠排放、土地利用所造成的下墊面變化等；二是“內部變率”，指由大氣、海洋、海冰和陸面構成的氣候系統內部的振蕩，它是與人類活動無關的、純自然的過程，時間尺度既包括年到年的年際變率，也包括周期達幾十年的年代際振蕩。在未來10-30年這個時間段上，由于人為輻射強迫的作用還不是特別顯著，內部變率就成為造成預估結果不確定性的主要因子。如果能夠把內部變率的影響剝離出來，充分利用其中年代際振蕩的持續性特點，就有望提高預測的準確度。

這項由中國科學院大氣物理研究所周天軍研究員團隊聯合美國紐約州立大學奧爾巴尼分校戴愛國教授、德國馬普研究所李紅梅博士、李超博士、Jin-Song Von Storch博士等的合作研究，指出針對未來15-30年的氣候預測，由于內部變率的影響超過了人為外強迫（如溫室氣體、氣溶膠等）的作用，使得南亞夏季風降水預估出現偏差。通過分析由150個樣本組成的氣候系統模式超級集合模擬試驗結果，他們發現太平洋年代際振蕩（IPO）是引起未來15-30年南亞夏季風降水預估不確定性的主要內部變率因子。IPO是指存在于太平洋海溫的一種20-30年準周期的年代際振蕩現象，在其正位相時，熱帶海溫偏暖、而熱帶外海溫偏冷，冷位相時情況反之。若我們能夠準確把握未來15-30年的IPO的位相轉換，則預估的南亞夏季風降水不確定性將會顯著減小，具體減少的幅度因模式性能而異，最少也有13-15%，最多可達26-30%。研究指出，盡管溫室氣體等人為輻射外強迫使南亞夏季風降水增加，但如果伴有IPO位相由負轉正，則降水增加的概率將會被降低，同時印度半島出現極端變干（濕）的概率將會增大（減?。?；反之，若IPO位相由正轉負，則IPO引起的降水增加趨勢疊加在溫室氣體等外強迫的影響之上，將增加南亞季風降水增多的概率，印度半島出現極端變濕（干）的可能性也將會增大（減?。?。

“前人在研究南亞夏季風的歷史變化時已經發現了IPO的影響，然而在氣候預估中這個影響卻常常被視為噪音。由于IPO是一種年代際的振蕩信號，自身有很長時間的持續性，因此在對未來15-30年的氣候進行預估時考慮IPO的位相信息，將有助于縮小南亞夏季風降水預估的不確定性，有效地提升南亞地區極端旱澇發生概率的預測水平”，該文第一作者、中國科學院大氣物理研究所博士生黃昕說?！凹撅L的預測面臨許多難題，需要國際科學界的攜手努力。為此，我們聯合英美學者在國際上發起了“全球季風模式比較計劃”（GMMIP），這一工作對于GMMIP計劃具有重要推動意義”，該文通訊作者、中國科學院大氣物理研究所周天軍研究員最后強調。

 中國科學院A類戰略性先導科技專項“泛第三極環境變化與綠色絲綢之路建設”為該成果的第一標注項目。

參考文獻：

Xin Huang, Tianjun Zhou*, Aiguo Dai, Hongmei Li, Chao Li, Xiaolong Chen, Jingwen Lu, Jin-Song Von Storch and Bo Wu: South Asian summer monsoon projections constrained by the interdecadal Pacific oscillation. Science Advances, 6, eaay6546 (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aay6546

文章鏈接：

https://advances.sciencemag.org/content/6/11/eaay6546

IPO影響南亞夏季風降水近期預估的示意圖：若未來IPO為正位相轉換，南亞季風區出現極端變干趨勢的概率增大；反之，南亞季風區出現極端變濕趨勢的概率增大。