近年来,东亚夏季风愈发异常: 2020年6-7月长江流域出现持续性“暴力梅”、2021年7月华北发生持续性特大暴雨、2022年7-8月长江流域遭受持续性极端高温事件。一个重要的事实是:这些东亚夏季风异常的前期均没有超强ENSO事件发生,这对准确预测极端气候事件带来巨大挑战。作为年际气候变率最重要的可预报性来源,ENSO对东亚夏季风强弱成因和预测的贡献也在降低。前人虽然有研究ENSO以外的东亚夏季风影响因子(包括北极海冰、高原积雪、中纬度海温异常等),但这些因子并非完全独立于ENSO。那么,是否存在独立于ENSO的东亚季风降水影响因子?如果有,其物理机制是什么?可否利用这些可预报性来源,提升东亚夏季风降水预测技巧?
我院朱志伟教授课题组最新研究指出,无论剔除前冬ENSO信号还是ENSO在夏季的滞后影响,东亚夏季风降水主模态几乎不变(图1),仍旧表现为东北亚气旋异常和西北太平洋反气旋异常控制下的经向偶极型降水模态(正载荷位于长江流域至日本南部,负载荷位于南海至西太)。在ENSO信号被完全剔除的情况下,仅大西洋海温仍与东亚夏季风降水主模态维持显著关系(图2上)。而ENSO与东亚夏季风降水主模态的相关性仅由极端厄尔尼诺年贡献(图1c和图2下)。
剔除ENSO影响后,观测诊断和数值模拟均表明:热带大西洋一致海温正异常和热带外北大西洋纬向偶极型海温异常,是驱动东亚夏季风降水主模态的主要因子(图3)。热带大西洋正海温异常通过局地对流,激发从大西洋向东亚地区传播的正压罗斯贝波列,影响东北亚气旋异常而影响夏季风降水。同时,热带大西洋正对流异常既可以通过东传开尔文波向东影响西北太平洋反气旋异常,也可通过抑制热带太平洋对流,向西间接影响西北太平洋反气旋异常来影响夏季风降水;热带外北大西洋纬向偶极型海温异常通过热通量输送,影响局地正压的偶极型环流异常,扰动产生中纬度正压罗斯贝波列,影响东北亚气旋异常进而影响夏季风降水。将大西洋海温异常作为可预报性来源,可以提升东亚夏季风降水主模态的预报技巧(0.51提升至0.63)。
该研究率先揭示了独立于ENSO的东亚夏季风年际变率的可预报性来源:大西洋海温异常强迫。四位匿名审稿人和主编对于论文创新性均给予高度评价,论文已在最新一期《Journal of Climate》刊出。
图1. 东亚夏季风降水主模态空间分布(a)以及剔除ENSO影响后的东亚夏季风降水主模态空间分布(b)及其主成分PC时间系数(c)。剔除ENSO前后PC与Nino3.4的相关系数分别为0.51和0.00。
图2. ENSO剔除前(左)和剔除后(右)的东亚夏季风降水主模态时间系数与热带海温超前滞后相关(上图),以及与前冬Nino3.4相关性的变化(下图)。
图3. 独立于ENSO的热带(a)和热带外(b)大西洋海温异常影响东亚夏季风降水年际变率主模态的机理示意图
文章信息:
Yang Y., Z. Zhu, X. Shen, L. Jiang, T. Li. 2023: The influences of Atlantic sea surface temperature anomalies on the ENSO-independent interannual variability of East Asian summer monsoon rainfall. J. Climate, 36(2), 677-691. doi: 10.1175/JCLI-D-22-0061.1.