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夏季风对全球变暖的纬向非均匀响应

季风，全球变暖,亚洲季风，北美季风

夏季风降水是全球季风区水资源的主要来源。历代气候模式的模拟和预估结果一致地显示，气候变暖背景下亚洲和北非季风区的降水显著增多，但北美季风区的降水显著减少，呈现明显的纬向非均匀特征。本研究利用CMIP6提供的30个模式的预估试验结果，对预估北半球季风降水变化开展了水汽收支诊断，结果显示，亚-非季风降水的增多的直接原因是大气水汽含量的增多，而北美季风降水减少的直接原因是辐合抬升运动的减弱。全球大气水汽含量随着气候变暖而增多的现象已得到了很好的理解，但并不清楚为什么北美季风区的辐合抬升运动显著减弱。本研究利用CMIP6的42个耦合模式的大气CO2浓度突增4倍试验结果，将CO2浓度升高的气候效应分解为快响应和慢响应两部分，其中快响应是指海洋尚未充分变暖的阶段由CO2直接辐射强迫主导的气候变化，慢响应是指海洋变暖导致的气候变化。结果显示，北美季风区的辐合抬升运动和降水在快、慢响应过程中均显著减弱，且减弱幅度相当，说明CO2的直接辐射强迫和海温变化对北美季风降水的减弱各有大约一半的贡献。鉴于欧亚-非洲大陆是最大的大陆，在CO2浓度升高的直接辐射强迫下，该大陆的海平面气压在快响应阶段明显降低，形成了围绕大陆低压中心异常气旋环流；异常气旋环流的西侧为异常北风，通过负湿焓平流而抑制北大西洋-北美季风区的辐合抬升运动和降水。随着海温及其空间结构的缓慢调整，慢响应阶段的海温变暖呈现明显“类El Nino”空间结构，赤道太平洋的海温升高幅度明显高于南北两侧，从而限制了夏季赤道辐合带向北美季风区摆动，进一步削弱北美季风降水。在全球变暖背景下，北太平洋热带高压强度减弱而北大西洋副热带高压强度增强，副热带高压的纬向非均匀响应与北半球季风降水的纬向非均匀响应特征一致。