未来15—30年南亚夏季风预测水平有望提高

近日，中国科学院大气物理研究所联合美国纽约州立大学奥尔巴尼分校、德国马普气象研究所发现，如果在预测未来15-30年的南亚夏季风降水变化时充分考虑太平洋年代际振荡（IPO）的位相变化，即可有效减少预测结果的不确定性，提高预测结果的可信度。该成果发表于3月13日的《科学进展》。

南亚是全球人口分布密度最大的地区之一，受夏季风变化的影响，旱涝灾害对该地区的工农业生产和社会活动产生巨大影响。因此，如果能够较为准确地预测未来十多年的降水变化趋势，将帮助他们制定更为有效的应对策略，惠及该地区超过十亿的人口。

但是，目前准确地预测未来10-30年的季风降水变化尚是一个国际难题，表现之一是参加“全球耦合模式比较计划”的气候模式预测的南亚夏季降水变化彼此之间存在显著的差异。科学界将这种模式间的结果差异称作“不确定性”。

是什么因素导致了“不确定性”？论文作者、中国科学院大气物理研究所研究员周天军表示，决定未来10-30年季风变化的因子包括两类，一是人为辐射外强迫的作用，包括人为温室气体和气溶胶排放、土地利用所造成的下垫面变化等；二是“内部变率”，指由大气、海洋、海冰和陆面构成的气候系统内部的振荡，它是与人类活动无关的、纯自然的过程，时间尺度既包括年到年的年际变率，也包括周期达几十年的年代际振荡。

在未来10-30年这个时间段上，由于人为辐射强迫的作用还不是特别显著，内部变率就成为造成预估结果不确定性的主要因子。如果能够把内部变率的影响剥离出来，充分利用其中年代际振荡的持续性特点，就有望提高预测的准确度。

这项研究指出，针对未来15-30年的气候预测，由于内部变率的影响超过了人为外强迫（如温室气体、气溶胶等）的作用，使得南亚夏季风降水预估出现偏差。

通过分析由150个样本组成的气候系统模式超级集合模拟试验结果，他们发现太平洋年代际振荡（IPO）是引起未来15-30年南亚夏季风降水预估不确定性的主要内部变率因子。IPO是指存在于太平洋海温的一种20-30年准周期的年代际振荡现象，在其正位相时，热带海温偏暖、而热带外海温偏冷，冷位相时情况反之。若能够准确把握未来15-30年的IPO的位相转换，则预估的南亚夏季风降水不确定性将会显著减小，具体减少的幅度因模式性能而异，最少也有13%-15%，最多可达26%-30%。

研究指出，尽管温室气体等人为辐射外强迫使南亚夏季风降水增加，但如果伴有IPO位相由负转正，则降水增加的概率将会被降低，同时印度半岛出现极端变干（湿）的概率将会增大（减小）；反之，若IPO位相由正转负，则IPO引起的降水增加趋势叠加在温室气体等外强迫的影响之上，将增加南亚季风降水增多的概率，印度半岛出现极端变湿（干）的可能性也将会增大（减小）。

“季风的预测面临许多难题，需要国际科学界的携手努力。为此，我们联合英美学者在国际上发起了全球季风模式比较计划（GMMIP），这一工作对于GMMIP计划具有重要推动意义。”周天军强调。

相关论文信息：https://advances.sciencemag.org/content/6/11/eaay6546