JGR-A：人为气溶胶和太平洋年代际振荡对南亚高压年代际变化的协同影响

作者：张大鹏发布时间：2025-09-29 浏览量：10

南亚高压（SAH）作为亚非夏季风系统成员之一，其范围西起非洲西部、东到太平洋西边界，是北半球夏季位于对流层高层的最主要的环流系统。过去几十年间，SAH经历了显著的年代际变化，对北半球夏季的平均气候和极端气候事件均产生了重大影响。然而，影响SAH年代际变化的机制尚不明确。王会军院士团队针对这个问题做了系统的分析。

基于多源再分析资料和CMIP6气候模式试验的结果表明：南亚高压的年代际变化受外强迫信号和内部变率信号的共同影响（Zhang et al. 2022a）。检测归因结果（DAMIP）表明，人为气溶胶（AAs）强迫是导致南亚高压在1970s末发生年代际减弱的主要外强迫因子。相比之下，温室气体和自然外强迫的贡献很小。当大气中AAs增多时，其反射的太阳辐射增多，导致更少的太阳辐射到达地表。青藏高原和东亚地表随之降温，向上传输的能量减少，尤其是青藏高原东部上空大气冷却，造成下沉运动异常，最终导致高层大气出现气旋式环流异常，南亚高压减弱（图1，Zhang et al. 2022b）。

图1 人为气溶胶影响南亚高压的机制示意图

太平洋年代际振荡（IPO）作为最主要的大气内部变率之一，对南亚高压的年代际变化也有着重要影响。当IPO处于负位相时，热带中东太平洋和中纬度西太平洋分别为冷和暖海温异常，这种海温分布会增大中纬度北太平洋的海温梯度，导致高层大气出现正位相的APO异常（Li et al. 2024）。与此同时，亚洲上空为正的位势高度异常，南亚高压强度偏强（Zhang et al. 2025）。

图2 夏季(a) 海表温度（SST，单位：°C）、(b) 纬向SST梯度（单位：°C/222 km）、(c) 500–200 hPa之间的扰动温度（单位：°C）、(d) 200 hPa纬向风（矢量，单位：m s⁻¹）、以及(e) 扰动位势高度（阴影，单位：m）对标准化的1950-2014年太平洋年代际振荡（IPO）指数的回归结果（IPO指数已乘以1）。(a)和(b)中的虚线区域以及(c)–(e)中的虚线表示在5%显著性水平上通过显著性检验。所有结果均做了9年滑动，且显著性检验均采用有效自由度和蒙特卡洛方法验证，图为蒙特卡洛方法

此外，“信号显现时间（Time of emergence）”方法表明，随着AAs排放增加，外强迫对SAH的贡献增强并于20世纪60年代末期超越内部变率的贡献。70年代末， IPO从冷相位向暖相位的转变与AAs增加共同促使SAH出现年代际减弱。值得注意的是，2000年前后IPO由正相位向负相位的转变本应增强南亚高压，但‌高排放的AAs的强抵消作用‌导致SAH持续偏弱。本世纪初，AAs的贡献可能仍主导SAH变化；但随着未来AA排放减少，其对SAH的影响或将减弱。在低排放共享社会经济路径（SSP1-2.6）情景下，预计‌2040年代起IPO将重新在SAH年代际变化中占据主导地位‌。此项研究深化了对外强迫与内部变率在气候系统年代际变化中复杂平衡机制的认知，为理解季风系统的年代际变化以及提升近期气候预估的可靠性提供科学依据。

图3 (a) 在 MIROC6 和 IPSL-CM6A-LR 模式中，外强迫（曲线）和内部变率（阴影）导致南亚高压（SAH）的信号显现时间（ToE）。(b) 南亚高压年代际分量、太平洋年代际振荡（IPO）以及全球平均气溶胶光学厚度（AOD）的时间序列。AOD 为 MIROC6 和 IPSL-CM6A-LR 输入数据的平均值，数值表示 1960–1969 年的平均 AOD