梅雨是东亚夏季风降水的重要组成部分,是由准静止的梅雨锋造成。梅雨通常发生在北半球夏季的六月至七月中旬,梅雨带由中国中部经韩国延伸至日本中南部地区。在2020年的6-7月份,近四十年的破纪录的洪水袭击了中日韩梅雨带区域,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。其物理机制尚不明确,需进一步研究。
以往研究表明,在ENSO成熟位相,印度洋海盆一致增暖的模态可以一直持续到ENSO衰减年的初夏,其在西北太平洋区域激发的反气旋性环流有利于梅雨带地区降水的偏多。大气科学学院张文君教授课题组发现,从统计意义上,同期北印度洋暖海温异常与梅雨带降水有较为显著的线性相关关系,而前冬和同期Nino3.4与梅雨带降水没有显著的相关关系。在2020年6-7月,热带海温场上主要表现为印度洋地区的暖海温异常,以及东太平洋La Nina发展的状态。这样的大尺度背景海温场为这一年持续性的梅雨降水异常提供了有力的背景环流条件,但均不足以解释这次过程的极端性。伴随着这次大尺度背景海温场异常,印度洋地区观测到异常持续的准静止的MJO活动,在整个6-7月中有59天都非常活跃(图1a),远远超过气候态的活跃天数(图1c),这与以往典型的具有东传特征的MJO活动非常不同。这个在印度洋区域持续的准静止MJO对流活动及其相关的WNP反气旋异常为2020年梅雨带的长期降水提供了持续的热带水汽供应,从而造成了此次“超级暴力梅”的发生。相比之下,2020年上半年的印度洋海盆增暖始终保持在0.4°C - 0.6°C之间,与梅雨带区域6 - 7月降水的突然增加并不对应,而MJO 1-3位相活跃天数的突增则与降水的增加相吻合(图1d)。这些结果再次证明,印度洋区域异常持续的MJO活动是2020年6-7月梅雨带区域极端降水的主要驱动因素。
本研究成果解释了2020年“超级暴力梅”的成因,强调了异常持续的MJO在其中起到了重要的作用,对类似的极端气候灾害的可预测性至关重要,有助于防灾减灾工作的开展。
图1. (a)2020年6月1日至7月31日MJO的位相图。每种颜色代表从6月1日到7月31日的每10天,数字对应日期。(b)2020年6-7月MJO 1-3位相活跃日合成OLR(阴影;W/m2)和850 hPa风场异常(绿色箭头;米/秒;仅显示通过95%显著性检验的值)。(c) 2020年6月- 7月期间1-8位相MJO活动日数 (红色柱状;天)和气候平均值(蓝色柱状;天)叠加对应一倍标准差。当MJO 振幅(RMM12+RMM22)1/2超过1时,定义为活跃日。(d)2020年2月至7月梅雨带区域降水异常的时间演变(柱状;mm/d;左y轴), MJO 1-3位相活跃日数为(粗红线;天;右y轴)和IOBW指数(粗蓝线;°C;右y轴)。作为对比, MJO 1-3位相活跃日数气候态 (细红线;天;右y轴)和其他El Niño衰减年合成的IOBW指数 (蓝色细线;°C;右y轴),分别叠加一倍标准偏差(阴影)。
参考文献:
W. Zhang, Z. Huang, F. Jiang, M. Stuecker, G. Chen, F.-F. Jin. 2021: Exceptionally persistent Madden-Julian Oscillaiton activity contributes to the extreme 2020 East Asian summer monsoon rainfall. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL091588. https://doi.org/10.1029/2020GL091588.