基于CMIP5模式模拟的南亚夏季风未来变化的机理研究

For the purpose of projecting future behavior of the South Asian summer monsoon (SASM), it is of considerable importance to understand the physical mechanisms governing its changes. In response to anthropogenic greenhouse forcing, the changes in the strength of the SASM circulation may be interpreted in terms of two competing factors: convective latent heating associated with precipitation and dry static stability. Based on the phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) simulations, the projected future changes in the SASM circulation and precipitation under both mid and high emissions scenarios will be analyzed. By quantitatively evaluating the contributions of different factors to the thermodynamic energy budget, plausible explanations for the opposite trends in the SASM circulation and precipitation will be provided. Eastern-Pacific (EP) and central-Pacific (CP) types of ENSO lead to different tropical Pacific sea surface temperature and Walker circulation anomalies, and their different influence on the SASM will be further investigated.

研究影响南亚夏季风变化的物理机理对于预测南亚夏季风未来的变化具有重要的现实意义。在全球气候变暖的大背景下，季风降水所伴随的大气中层的潜热释放和大气静力稳定度的变化是影响未来季风环流变化的两大重要因素。本研究基于耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）模式的模拟结果，探究在中、高排放情景下未来南亚夏季风环流和降水的变化趋势。通过计算热力学能量方程中的各项变化对热力学能量平衡的相对贡献，解释季风环流和降水的变化趋势可能不一致的原因。根据两种不同形态ENSO的定义，揭示中、东太平洋ENSO所引起的海温与大气环流异常对南亚夏季风的不同影响。

本研究基于国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）模式的模拟结果，研究了南亚夏季风在中、高排放情景下的未来变化趋势。这些海气耦合模式模拟的集合平均清晰地表明了在二十一世纪南亚夏季风环流减弱而季风降水增强的变化趋势。在全球气候变暖的大背景下，季风降水所伴随的大气中层的潜热释放和大气静力稳定度是影响未来季风环流变化的两大重要因素。研究结果表明，在年际尺度上，由于对流潜热加热的作用胜过静力稳定度的作用，因此季风环流和季风降水的变化协调一致。但是在年代际尺度上，经过定量计算热力学能量方程中各项的变化对热力学能量平衡的相对贡献后得出，未来南亚夏季风环流的变化趋势取决于大气静力稳定度和对流潜热加热这两项变化的共同作用。.本研究还揭示了中、东太平洋型厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）所伴随的海温与大气环流异常对南亚夏季风的影响。在1970年末以后，东太平洋型ENSO（中太平洋型ENSO）与印度夏季风降水的负相关显著减弱（增强）。海温暖异常延伸至日界线附近的东太平洋型厄尔尼诺或海温异常极大值位于赤道中太平洋的中太平洋型厄尔尼诺均可导致南亚夏季的严重干旱。沃克环流异常上升支和下沉支的位置和强度对热带太平洋海温异常的分布形态非常敏感，虽然中太平洋的异常增暖对南亚夏季风减弱起到了关键作用，但也取决于热带太平洋中部和东部的相对异常增暖程度。