近日，物理海洋教育部重点实验室在Geophysical Research Letters期刊发表题为“Phase and Amplitude Changes in Rainfall Annual Cycle Over Global Land Monsoon Regions Under Global Warming”（《全球变暖下陆地季风区降水年循环位相和振幅的未来变化》）的最新研究成果，发现未来北非、南非和南美季风降水将会发生明显的季节性延迟，并解释了其内在物理机制。该成果由实验室在读硕士研究生吕松炘为第一作者，宋丰飞教授为通讯作者等共同合作完成。

图1：CMIP6模式模拟的全球变暖下陆地季风区降水年循环的气候态（黑色实线）及相对于年平均的未来变化（柱图）

　　陆地季风降雨具有明显的年循环特征，具体体现在两个方面：一是与干/湿季的开始时间有关，称为位相；二是与干湿季季节间降水差有关，称为振幅。理解陆地季风降雨年循环的未来变化对解决区域气候、生态和水文问题至关重要。已有研究指出，全球变暖下多个陆地季风区将会发生年循环振幅的增强，而全球陆地季风区年循环位相的变化以及振幅和位相变化的相对重要性仍不完全清晰。本研究分析了多套CMIP5和CMIP6模式，指出在未来高排放情景下，除北美季风区外，全球陆地季风区降水振幅普遍增强；南美、北非和南非季风区降水位相显著延迟（图1）。对这些位相显著延迟的区域通过计算相应月份降水量的方差贡献，发现相对于振幅，位相变化在降水年循环改变中处于主导地位。前人工作表明，在纬向平均尺度上，热带降雨季节性延迟由全球变暖下大气有效比容增加所致。本研究则进一步明确，在位相变化主导的季风区（即北非、南非和南美季风区），大气有效比容增加仍然是季风延迟的重要因素（图2）。这证实了即便是在区域尺度上，大气能量框架仍然是解释降水季节变化的强有力工具。

图2：CMIP6模式模拟的降水和能量约束的季节间差异（秋季-春季）的未来变化。a-b)南美季风区，c-d)北非季风区，e-f)南非季风区。橙色代表降水量，紫色代表大气能量输送散度(∇∙AHT),蓝色代表垂直积分的湿静力能倾向项，绿色代表大气的净能量输入。

　　上述研究强调了全球变暖下陆地季风区降水年循环位相的改变及其与大气有效比容的联系，拓展了大气能量框架的适用范围，并丰富了区域尺度上降水-大气能量关系的理论认识。

文章引用：

LV S. -X., F. -F. Song*, H. -Q. Dong, and L. -X. Wu, 2024: Phase and Amplitude Changes in Rainfall Annual Cycle Over Global Land Monsoon Regions under Global Warming. Geophysical Research Letters, 51(12), e2024GL108496. https://doi.org/10.1029/2024GL108496.