工业革命以来，人类活动导致大气中CO₂等温室气体浓度升高，破坏了地气系统能量平衡，更多能量进入气候系统，这其中93%被海洋所吸收。通过热传导和海洋大尺度环流过程，热量从海洋表面传递到深层，改变了海洋层结，深海逐渐增暖，影响气候系统。

　　以往研究主要集中在大气CO₂浓度增加阶段，也就是海表吸热对气候变化的影响，然而不论是《巴黎协定》的1.5℃和2℃温升目标，还是近期“碳中和”目标，都需要大气CO2浓度保持稳定或是减少，这时前期海表吸收的热量逐渐向下传递，深海增暖愈发明显。而印度洋是东亚夏季风最重要的水汽来源之一，不同大气CO₂浓度路径会给印度洋降水带来什么样的影响？中国科学院大气物理研究所黄刚研究员团队对此展开了研究。

　　该团队利用第五次国际耦合模式比较计划中等排放情景（RCP4.5实验）的多模式模拟数据，并利用线性斜压模式分析了加热对异常大气环流的影响。研究发现，在大气CO₂浓度增加阶段，北印度洋降水增多，而东南印度洋降水减少；当大气CO₂浓度稳定之后，印度洋降水呈现出不同的变化趋势，表现为东北印度洋降水减少，而西南印度洋降水增多（图1）。通过诊断湿度收支发现，在大气CO₂浓度稳定之后，主要是动力性降水占主导。降水响应的不同还与海表温度（SST）分布有关，遵循“暖更湿”机制。在大气CO₂浓度稳定后，南印度洋SST增暖比北印度洋更强，主要是由于径向海温变化引起异常海洋热输送，将中高纬度较暖的海水输送到较低纬度。而南大洋SST异常又与CO₂浓度稳定后海洋层结变化导致的南大洋径圈翻转环流减弱有关。

　　该研究揭示了不同CO₂浓度路径可能会导致相反的印度洋降水响应，而这些反馈又与深海增暖有关。“为避免更加恶劣的全球变暖，各国都在努力控制温室气体排放。这一工作揭示了不同CO₂浓度路径会给气候变化带来不同影响，对认识和理解气候变化的背后机制有深刻意义。”中国科学院大气物理研究所黄刚研究员强调。

　　论文的第一作者是中国科学院大气物理研究所博士生侯虹宇，通讯作者是中国科学院大气物理研究所屈侠副研究员和黄刚研究员。该研究得到了国家自然科学基金重点项目（41831175）、第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0102）、中国科学院海洋大科学研究中心重点部署项目前沿研究类（COMS2019Q03）等共同资助。

图1 CO₂上升阶段（左图）和碳中和阶段（右图）印度洋降水响应（填色；单位 mm d^_-1）。图中所示为多模式集合平均结果，打点表示超过80%的模式符号与集合平均结果一致。所选方框是为诊断海温变化。

　　文章信息：

　　Hou, H.Y., Qu, X., & Huang, G. (2021). Reversal asymmetry of rainfall change over the Indian Ocean during the radiative forcing increase and stabilization. Earth's Future, 9, e2021EF002272. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021EF002272