過去暖期指示未來南亞夏季風變化
近日，“西風—季風協同作用及其影響”任務“氣候變化與西風-季風協同作用”專題中國科學院大氣物理研究所周天軍研究員團隊在Nature發表題為“Past warm intervals inform the future South Asian summer monsoon”的研究論文，揭示了不同氣候增暖背景下南亞夏季風變化機制的一致性，強調了古氣候參照物在提升未來氣候預估準確性方面的重要潛力。
該研究綜合了國際耦合模式比較計劃CMIP6所涵蓋的過去和未來共六種增暖情景，包括中上新世（~3.3–3百萬年前）、末次間冰期（~12.7萬年前）、中全新世（~6000年前），以及未來增暖的SSP2-4.5情景、SSP3-7.0情景和SSP5-8.5情景（2071-2100年）。這些暖期受不同外強迫因子的驅動，包括大氣CO2濃度升高、植被增加和冰蓋退縮、地球軌道變化等。
研究發現，南亞夏季風在過去暖期和未來預估中呈現類似的變化特征，表現為南亞地區降水總體增加，孟加拉灣季風槽環流減弱，阿拉伯海北部季風環流增強。季風降水的增加，一方面來源于全球平均增暖引起的大氣水汽含量增加，與之相關的熱力項遵循“濕更濕，干更干”特征；另一方面來源于副熱帶歐亞大陸及北非地表增暖加劇所驅動的季風環流變化，通過溫度平流導致南亞地區動力項呈現“南干北濕”的非均勻空間格局。
研究進一步利用過去暖期的增暖特征與南亞夏季風變化的物理關系構建了統計模型。在未來高排放情景下，給定增暖特征后，該模型所預測的季風環流和降水的變化與氣候模式的直接預估結果在空間相關性上分別達到約0.8和0.7。這表明，盡管過去暖期與未來增暖情景受到不同的外強迫因子驅動，但其對南亞夏季風的未來變化依然具有重要指示價值。結合地質記錄，研究預計未來增暖情景下南亞季風降水將整體增多，尤其在喜馬拉雅山脈沿線區域。這將導致強降水事件增多，進而加劇氣象衍生災害的發生風險。
論文第一作者為何林強博士（中國科學院大氣物理研究所2024屆博士畢業生，現為美國哥倫比亞大學博士后，本文為其博士論文工作內容），通訊作者為周天軍研究員，合作者包括中國科學院大氣物理研究所郭準研究員。該研究受國家自然科學基金“青藏高原地球系統卓越研究群體項目”（延續資助）、第二次青藏高原科學考察（2019QZKK0102）等項目共同資助。
圖1.基于過去暖期預測未來南亞夏季風的變化。利用中上新世、末次間冰期和中全新世的全球平均增暖水平、區域經向增暖差異，分別構建南亞夏季風降水熱力項和動力項的線性回歸模型。根據未來不同情景的增暖特征，利用回歸模型預測：（a）季風降水熱力項（單位：mm d-1），（b）季風降水動力項（單位：mm d-1）,（c）SSP5-8.5情景下季風降水變化（即動力項與熱力項之和；填色，單位：mm d-1）和850hPa季風環流變化（箭頭，單位：m s-1）。（d）同（c），但為多模式集合平均預估結果。
論文引用
He, L., Zhou, T.*, & Guo, Z. Past warm intervals inform the future South Asian summer monsoon. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08956-6