不同ENSO和AMO位相下火山气溶胶对全球季风降水的影响
批准号：
42105047
项目类别：
青年科学基金项目（C类）
资助金额：
30.0 万元
负责人：
左萌
依托单位：
学科分类：
古气候模拟与动力学
结题年份：
2024
批准年份：
2021
项目状态：
已结题
项目参与者：
左萌
项目摘要
结项摘要
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中文摘要
火山气溶胶是一种重要的自然强迫因子，对包括季风在内的全球气候具有显著影响。理解火山气溶胶对全球季风降水的影响具有重要的科学价值和社会意义。国际科学界前期研究发现，围绕火山气溶胶对全球季风降水的影响，存在数值模拟与重建资料结果不一致的现象，原因可能和火山爆发前期ENSO、AMO等气候系统内部变率的位相有关，但是其中的动力和物理机制则不清楚。本项目拟采用重建、观测和多模式模拟结果，揭示在不同的ENSO和AMO位相下，火山爆发后全球季风区降水响应的异同；理解与水汽变化相关的热力过程和与环流变化相关的动力过程的相对贡献；明晰不同ENSO和AMO位相下火山气溶胶强迫引起的热带太平洋和北大西洋海温后续响应对全球季风降水的调控作用。
英文摘要
Volcanic aerosol is an important natural forcing factor, which has a significant influence on global climate, including monsoon. Understanding the effects of volcanic aerosols on global monsoon precipitation is of great scientific value and social significance. Previous studies by the international scientific community have found that there are inconsistencies between the climate model simulation and the reconstructions about the global monsoon precipitation response to volcanic aerosols. The phase of the climate internal variability such as ENSO and AMO during the pre-eruption period is one of the important sources of the inconsistence, but the dynamics and physical mechanisms are not clear. Based on the reconstruction, observation and multi-model simulation, we aim to reveal the different response of global monsoon precipitation to volcanic aerosol under various ENSO and AMO phases. And further understand the relative contributions of the thermodynamic processes related to water vapor changes and the dynamic processes related to circulation changes to precipitation responses. Finally, the regulation of volcanic-induced sea surface temperature changes over tropical Pacific and North Atlantic on global monsoon precipitation is further clarified.
火山气溶胶是一种重要的自然强迫因子，理解火山气溶胶对全球季风降水的影响具有重要的科学意义。围绕火山气溶胶对全球季风降水的影响，存在数值模拟与重建资料结果不一致的现象，可能和火山爆发前期ENSO、AMO等气候系统内部变率的位相有关，但是其中的机制不清楚。本项目基于重建、观测和多模式模拟结果，分析了在不同的ENSO和AMO位相下，火山爆发后全球季风区降水响应的异同；揭示了与水汽变化相关的热力过程和与环流变化相关的动力过程的相对贡献。在该项目的资助下取得的主要结果概述如下：（1）揭示出当火山爆发前为ENSO中性和暖位相（El Niño）时，火山爆发后均更易出现El Niño型海温异常；当火山爆发前为ENSO冷位相（La Niña）时，火山爆发后均更易出现La Niña型海温异常。上述海温响应进一步通过大气桥作用加强或削弱不同季风区的降水响应；（2）揭示出热带火山爆发后通过影响亚洲季风环流导致青藏高原南部夏季降水显著减少，量化了热力过程和动力过程的相对贡献，发现水汽垂直平流动力项和热力项共同导致高原西南部降水减少，热力项主导高原东南部降水减少，并进一步明晰了直接辐射强迫和间接海温响应对降水变化幅度的不同影响，该成果有助于更好地理解和预测未来火山喷发后的降水响应；（3）揭示出不同AMO位相下火山喷发对季风降水的影响差异，当火山爆发前为AMO正（负）位相时，爆发后更容易出现北大西洋暖（冷）海温异常，有利于季风环流增强（减弱），抵消（增强）了由于火山喷发后的冷却作用造成的季风降水减少，最终导致季风降水的变化不显著（幅度更强）;（4）从历史角度结合模式模拟估算了汤加火山爆发的气候影响，估算结果表明，汤加火山爆发引起的硫酸盐气溶胶强迫不足以对全球气候产生显著影响，更不会影响全球变暖的趋势；（5）结合古气候重建资料和模式模拟揭示了过去千年青藏高原温度的主导外强迫因子，揭示了火山强迫的重要作用，发现在小冰期，外强迫解释了高原温度变率的95%，主要由火山强迫贡献。在该项目资助下，已正式发表第一作者SCI论文4篇。本项目研究明确了不同海温背景状态下季风降水对火山强迫的响应机制，对于未来预测火山爆发后的气候异常具有重要参考价值。
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