准确预估出未来全球变暖背景下季风气候将如何变化，对于制定相应的气候变化适应与调整政策至关重要。传统研究往往直接通过多模式集合平均来给出预估结果。然而，考虑到不同模式在动力框架和物理参数等方面的差异，预估结果往往展现出显著的模式间差异，这为有效利用预估结果进行决策提出了挑战。
近期，王璐教授团队基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的研究发现，南海和孟加拉湾夏季风的爆发时间在21世纪末将显著推迟，并经系统研究指出春季第一支北传季节内振荡在未来变暖情景下建立的早晚变化是导致季风爆发未来变化的重要调控因子（Wang et al. 2024, JC）。该研究从季节内变率这一新角度探讨了季风爆发的未来变化，为季风爆发预估的研究提供了新视角（详见https://cas.nuist.edu.cn/info/1501/20487.htm）。但值得指出的是，季风爆发日期未来预估的模式间差异最大可达25~30天。如何有效约束季风爆发的未来预估，减少模式间的不确定性，这是进一步需要解决的难题。
为此，王璐教授团队进一步发展了一种适用于约束南海和孟加拉湾夏季风爆发未来变化的方法。研究指出，春季赤道西太平洋海温（WP SST）可以作为有效的观测约束因子，用于对南海和孟加拉湾夏季风爆发的未来变化开展“涌现约束”（图1），二者之间的“涌现关系”与模式中降水变化对海温的敏感度有关。历史模拟中WP SST偏高的模式，往往模拟的中西太平洋降水对海温变化更加敏感，因此预估的该区域降水未来增长的幅度偏大（图2），这会导致模式模拟的热带对流层上层的未来增温更加显著，进而加大热带-热带外的经向温度梯度，进一步这将造成副热带地区的东风垂直切变建立偏晚，引起春季北传季节内振荡建立偏晚，最终导致季风爆发时间偏晚。研究发现，约束后的结果和约束前相比，季风爆发预估的模式间不确定性减少了约30%，预估的季风爆发日期推迟天数减少了一半（图3）。
上述研究成果说明，CMIP6模式的原始预估结果高估了南海和孟加拉湾夏季风爆发日期的未来推迟，这一发现有助于制定更加合理的全球变暖相关适应政策。此外，研究还揭示出准确模拟西太平洋海温是增强季风爆发预估可靠性的关键，这为今后改进气候模式提供了方向。相关成果发表在《Geophysical Research Letters》上，研究得到了国家重点研发计划课题“模式不确定性对全球季风预估的影响”（2020YFA0608901）的资助。
图1 历史模拟的春季赤道西太平洋海温（WP SST）与预估的南海和孟加拉湾季风爆发未来变化指数的模式间关系。模式间相关系数为0.55，通过99%显著性检验。紫色竖线为观测的WP SST
图2 （a）历史模拟的WP SST与中西太平洋降水敏感度以及（b）历史模拟的中西太平洋降水敏感度与预估的中西太平洋降水未来变化的模式间关系。模式间相关系数均通过99%显著性检验
图3 约束前（蓝线）和约束后（红线）季风爆发预估变化的概率密度分布，括号中数字依次是概率密度分布的均值和一倍标准差
文章信息：
Cheng Y., L. Wang*, X. Chen, and T. Zhou, A. Turner, 2024: Constrained Projections Indicate Less Delay in Onset of Summer Monsoon over the Bay of Bengal and South China Sea. Geophysical Research Letters, doi.org/10.1029/2024GL110994
Wang, L*., Y. Cheng, X. Chen, and T. Zhou, 2024: Projected Changes in Onset of Summer Monsoon over the South Asian Marginal Seas Modulated by Intraseasonal Oscillation. Journal of Climate, 37, 821-835, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0257.1.