在最近几十年,受全球海洋温度升高的影响,横跨西太平洋和东印度洋的暖池面积也扩大了将近一倍。印-太暖池区已经是全球海洋最温暖的部分,并且每年都在扩大,其每年增加的面积相当于加利福尼亚的区域。暖池扩张是不均匀的,与印度洋相比,西太平洋海温变暖更明显。1977~1980年期间暖池海表面温度的变化与全球平均海表面温度的变化同时发生,随后是人为排放温室气体导致的全球变暖。值得注意的是,海表面温度的变化也与太平洋十年振荡(PDO)的正相位一致。暖池面积的扩张正在改变一种热带地区最主要的季节内变率,即MJO。MJO的活动是一种海气耦合的对流现象,因此对热带海表面温度的依赖性很大,当海表面温度较高时,MJO活动通常较高。理想化全球变暖情景下的数值模式实验表明,热带海洋表面温度的升高会导致MJO活动有组织地向东传播速度加快,尽管基于观测解释MJO速度加快尚待进一步研究。整个热带盆地的快速升温并不一致,观测显示在赤道地区,11月至次年4月期间最大的变暖是发生在东印度洋-西太平洋暖池上空,当时MJO是活跃的。
MJO是一种海-气耦合现象,其特征是云、降水、风和气压等扰动在赤道地区向东移。MJO活动会导致大部分海洋大陆的平均降雨量有所增加,印度洋-太平洋变暖引起的大尺度环流变化和PDO相位也可能与MJO相互作用,从而影响该区域降水的变化。MJO活跃位相作用下,一系列雨云在热带海洋上空从非洲的塞舌尔向东印度洋和西太平洋移动,这将影响从印度季风到美国热浪和洪水的方方面面。MJO的变化给中太平洋、美国西部和东部沿海、印度北部、东非和中国长江流域带来了较大的降水量。研究结果表示,这些变化也将导致澳大利亚北部、亚马逊河流区域、非洲西南部和东南亚的降雨量增加。美国国家海洋和大气管理局将准确的天气预报范围扩大到2~4周,而MJO是这项事业成功最重要的关键之一。本文的研究提供了一个关键的基准,根据本文在气候变化中模拟MJO活动的能力,来确定哪些计算模式可用于大范围天气预报。
尽管整个印太暖池区已经变暖,但温度升高最大的区域出现在西太平洋上空,温度变化的不对称性会形成了纬向的温度梯度,将湿度较大的大气从印度洋输送到西太平洋,从而加强了云层的形成。这改变了MJO的生命周期,这些云层在印度洋上空停留的时间从平均19天缩短到15天。在西太平洋上空,云层又停留了5天。研究人员发现,正是由于MJO驱动的云层停留地区的变化,导致了全球的天气变化。气候模式结果表明,印度洋-太平洋的持续变暖极有可能进一步加剧全球降雨分布的变化。这意味着,我们需要加强海洋观测阵列,以准确监测这些降水的变化,进一步改进我们的气候模型,以便更准确的预测全球变暖带来的影响。
(郭亚茹 编译;於维樱 审校)