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任康年等-JC:研究揭示低排放情景下2100年后全球陆地季风降水变化

季风降水关系到全球约三分之二人口的水资源与社会经济发展。现有预估主要聚焦本世纪,2100年后季风降水将如何演变,是长期气候适应需要关注的重要问题。

近日,中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室博士生任康年等在《Journal of Climate》发文,揭示了温室气体低排放情景下2100年至2300年全球陆地季风平均降水总体稳定、区域降水持续调整的长期演变特征。研究进一步阐明了南亚与北美季风降水部分逆转的机制,以及非洲季风降水预估差异的关键物理来源。

该研究基于CMIP5和CMIP6的长期延伸试验,分析了RCP2.6和SSP1-2.6低排放情景下的季风降水变化。研究首先从模式家族(由同一基础模式发展而来的一组模式)和模式代际(参与同一轮国际模式比较计划的一组模式)两个方面比较预估结果,发现同代模式的季风降水预估结果更为相似,而同一家族模式之间未表现出显著相似性。在此基础上,研究进一步分析了季风降水的区域变化及其机制。

研究表明,至23世纪末(2250-2299),南亚季风降水较21世纪末(2050-2099)减少,抵消此前相对于历史时期(1950-1999)增湿幅度的约29%;北美季风降水则增加,缓解此前降水减少幅度的约39%。水汽收支分析表明,南亚季风降水减少主要源于2100年后气温回落,大气水汽含量降低,使季风降水的热力贡献减弱;北美季风降水增加则主要由环流调整的动力贡献增强所驱动。

与南亚和北美较为一致的预估结果相比,非洲季风的长期演变存在较大的模式间的不确定性。对于23世纪末相对21世纪末的降水变化,CMIP5总体呈现“北湿南干”,CMIP6则倾向于“北干南湿”。这一南北反相结构解释了非洲季风降水变化模式间方差的约56%。上述差异主要与大西洋南北海温变化差异及其引起的环流调整有关。海温经向梯度通过调节大西洋热带辐合带的位置,改变南北非的水汽输送与上升运动,进而影响降水预估。因此,提供确凿的南北大西洋海温经向梯度预估,是提升非洲季风超长期预估准确度的关键。

该研究将全球陆地季风降水预估拓展至2300年,揭示了全球及子区域季风的长期调整特征及预估差异的物理来源,为季风区水资源管理和长期气候适应提供了科学依据。

该研究得到国家自然科学基金(42588201)等项目资助。

文章信息:

Ren, K., Zhou, T., Zhang, W., Ren, Z., Jiang, J. and Chen, X., 2026: Long-Term Extended Projection of Global Land Monsoon Precipitation Beyond 2100 under a Low-Emission Scenario. Journal of Climate, 39, 4989–5003. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0677.1.

图1 低排放情景下季风降水变化及区域水汽收支。(a-b)CMIP5和CMIP6模拟的2250-2299年相对2050-2099年的当地夏季降水变化;(c-f)南亚、北美、北非和南非子季风区的水汽收支。柱形及误差线表示多模式均值和±1个标准差。P、E、TH、DY和NL分别为降水、蒸发、热力、动力和非线性项,阴影突出关键贡献项。


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