近日,国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)研究员王劲松与中国科学院大气研究所研究员赵亮的合作团队,联合中国工程院院士、国家气候中心研究员丁一汇等在国际气候领域顶级期刊《Journal of Climate》(《气候杂志》)发表学术论文,揭示太阳11年周期活动对中国夏季降水南北反位相变化的调制机制。
太阳是地球气候系统的主要能量来源,其活动通过总辐射、紫外辐射、高能粒子沉降等多种形式影响地球大气。近年来,中国夏季降水雨带呈现出持续北移的趋势。这两者之间是否存在联系,是值得研究却尚未形成共识的科学问题。
围绕这一科学问题,研究团队指出,在年代际尺度上,东亚梅雨季中国降水型(南北反相)受11年太阳周期调制——在太阳活动高年期间,中国长江以北的季风区降水较常年偏多,而长江以南地区降水偏少。
分析表明,东亚—太平洋大气遥相关(EAP)在其中起重要作用。在太阳活动高年期间,太阳辐射增强导致热带和副热带平流层低层臭氧增多加热大气,引发暖异常。该异常通过增强西风急流等动力过程能够影响到对流层环流,激发西太平洋异常对流活动,进而强化EAP遥相关型,促使季风雨带北移。数值试验表明,若剔除太阳活动信号,降水南北反位相模态的强度显著减弱,证实太阳强迫的核心作用。
该研究还提出,夏季降水模式具有显著的年代际周期和纬向分布特征,有望成为中长期气候预测的技巧来源。热带和中高纬度平流层对11年太阳周期的响应所产生的向下影响,对季风爆发、热带对流以及副热带西风异常起着关键作用。
这项研究系统阐释了太阳周期通过平流层—对流层耦合及EAP遥相关型调制中国夏季降水空间分布的物理机制因果链,为理解季风和降水年代际变率及气候预测提供新思路,对旱涝灾害的风险评估和预估具有重要应用价值。