地質(zhì)歷史時(shí)期軌道長(cháng)尺度古氣候研究表明，東亞夏季風(fēng)與北半球夏季溫度變化的關(guān)系是冰期（冷期）東亞夏季風(fēng)弱，而間冰期（暖期）東亞夏季風(fēng)強。然而，由于受到長(cháng)尺度氣候代用記錄分辨率不高以及氣候儀器觀(guān)測記錄太短的限制，百年短尺度東亞夏季風(fēng)與北半球夏季溫度變化的關(guān)系至今仍不清楚。最近公布的過(guò)去一千年氣候模式模擬結果，以及東亞夏季風(fēng)和北半球夏季溫度變化的集成序列為回答這一問(wèn)題提供了機遇。
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所新生代地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗室付恒碩士研究生、史鋒副研究員、郭正堂院士以及中國科學(xué)院大氣研究所滿(mǎn)文敏副研究員和南京信息工程大學(xué)李娟教授合作，通過(guò)最近一千年數值模擬試驗和代用指標集成序列相結合，探討了最近一千年?yáng)|亞夏季風(fēng)與北半球夏季溫度百年尺度變化的關(guān)系。
模擬結果顯示，最近一千年?yáng)|亞夏季風(fēng)指數與北半球夏季溫度變化在百年尺度呈顯著(zhù)的負相關(guān)關(guān)系，即北半球夏季溫度偏高時(shí)東亞夏季風(fēng)偏弱，反之亦然。另外，在20世紀東亞夏季風(fēng)與北半球夏季溫度也呈現出百年反向變化趨勢（圖1）。這一結果得到了東亞夏季風(fēng)和北半球夏季溫度變化的集成序列的驗證。然而，未來(lái)溫室氣體高排放情景下的預估結果顯示，東亞夏季風(fēng)和北半球夏季溫度在未來(lái)百年呈同向上升趨勢。
圖1 CESM-LME的4個(gè)具有未來(lái)溫室氣體高排放情景下的全強迫試驗集合平均的東亞夏季風(fēng)指數和北半球夏季溫度。（a）時(shí)間序列經(jīng)過(guò)101年Lanczos低通濾波器處理；（b–c）年分辨率的時(shí)間序列，直線(xiàn)代表百年趨勢
分析東亞夏季風(fēng)降水變化空間模態(tài)，發(fā)現在20世紀以前，中國東部降水模態(tài)呈現偶極子或單極子交替變化。相比之下，20世紀（現代暖期）表現為偶極子模態(tài)，而21世紀則轉變成單極子模態(tài)（圖2）。已有研究表明，單極子和偶極子降水模態(tài)轉換分別受到印太暖池和西北太平洋海面溫度異常變化的調節。
圖2 10世紀至21世紀東亞夏季風(fēng)降水空間模態(tài)特征（利用降水和850hpa位勢高度的聯(lián)合經(jīng)驗正交函數分解來(lái)表征東亞夏季風(fēng)空間主要模態(tài)）。紅框（25°–40°N，106°–123°E）表示我國東部的降水區域
進(jìn)一步定量化評估外強迫和內部變率對東亞夏季風(fēng)百年尺度變化的相對貢獻，結果表明盡管外強迫對東亞夏季風(fēng)百年際變化有影響，但其影響程度相對有限；相比之下，內部變率的貢獻更大，其中太平洋年代際振蕩的作用尤為突出（圖3）。已有研究表明，太平洋年代際振蕩會(huì )影響熱帶印度洋和太平洋海區的海表溫度，通過(guò)東亞-太平洋型遙相關(guān)，影響東亞夏季風(fēng)的變化。
圖3?各種因素對東亞夏季風(fēng)百年際變化的相對貢獻。（a）兩組模擬成員中各種因素的相對貢獻；（b）兩組模擬成員中外強迫和內部變率的相對貢獻；（c）所有模擬結果成員中東亞夏季風(fēng)變化與各驅動(dòng)因子的相關(guān)性熱圖
上述研究聚焦于最近一千年，處于間冰期的相對溫暖時(shí)期，發(fā)現東亞夏季風(fēng)與北半球夏季溫度在百年尺度呈現反向變化關(guān)系，主要受氣候系統內部變率調控。那么，在冰期相對寒冷的氣候條件下，這種關(guān)系是否會(huì )發(fā)生改變？此外，東亞夏季風(fēng)與北半球夏季溫度的反相關(guān)關(guān)系在千年尺度上是否會(huì )持續存在？機制是什么？為了回答這些問(wèn)題，需要在過(guò)去地質(zhì)歷史時(shí)期尋找答案。
研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊GPC。（Fu H, Shi F*, Liu W, Xue H H, Man W M, Li J, Guo Z T. Tracing the Centennial Variation of East Asian Summer Monsoon[J]. Global and Planetary Change, 2024, 238:104464. DOI: 10.1016/j.gloplacha.2024.104464）
