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南海夏季风爆发预示着中国东部地区汛期降水的全面开始，是我国次季节至季节（S2S）气候预测的重点。冬季ENSO信号被视为是预测南海夏季风爆发的重要因子，然而最近十年，南海夏季风的爆发时间推迟，利用冬季ENSO预测春季南海夏季风爆发屡屡失败。本研究发现，全球变暖背景下，冷舌型La Niña事件的频繁发生以及西北印度洋对流的增强，增大了南海夏季风爆发预测的不确定性。受热带季节内振荡（MJO）触发的台风影响，2021年的南海夏季风爆发呈现出环流与对流不一致的转变特征，其在模式中的可预报性直接受制于初始场中的MJO信号。本研究阐明了在全球变暖下，印度-西太平洋海温增暖对南海夏季风爆发可预报性的影响机理，指出了南海夏季风爆发S2S预测的可能途径。
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印太海温增暖对南海夏季风爆发可预报性的影响
01
冷舌型La Niña的频发，西北印度洋的对流异常，推迟了南海夏季风的爆发时间，增大了预测的不确定性
在年际时间尺度上， ENSO被认为是南海夏季风爆发季节预测中最重要的因素，冬季ENSO暖（冷）事件通常伴随着次年春季南海夏季风的推迟（提前）爆发。我们的研究结果发现，这种相关关系主要是由两者的位相关系决定，而非强度；但是伴随着2011年后全球快速变暖，这种关系被频发的冷舌型La Niña事件以及西北印度洋的快速增暖破坏了。（1）与传统的La Niña事件不同，冷舌型La Niña事件主要是由中东太平洋的经向风辐散所主导，能够使副热带西太平洋海温增暖、对流增强，进而抑制了南海夏季风的爆发 (图 1; Jiang and Zhu, 2021)。（2）西北印度洋的增暖一方面削弱了ENSO对南海夏季风爆发的影响，推迟了南海夏季风的爆发时间，另一方面促成了更多的高频对流活动东传，增大了南海夏季风爆发预测的不确定性 (图 2; Ai et al., 2022)。
图1 冷舌型La Niña对南海夏季风爆发季节预测的干扰 (Jiang and Zhu, 2021)
图2 西北印度洋的增暖对南海夏季风爆发季节预测的影响 (Ai et al., 2022)
02
2021年南海夏季风爆发的“环流-对流”不一致特征及其可预报性
南海夏季风的爆发过程以大尺度的环流与对流季节性转换为特征，往往表现为“环流-对流”的同步转变。具体表现为在南海地区低层由偏东风转为持续的西南季风，并伴随着深对流的持续发展。
2021年南海夏季风爆发出现在2020/2021年冬天拉尼娜事件之后，并且爆发时间与气候平均相比偏晚（6月1日），这似乎与我们上述研究结论一致。然而，2021年南海夏季风爆发表现出“环流-对流”不一致的特征：环流的转变（5月20日）比对流早12天。我们的研究指出，这主要与孟加拉湾台风“Yass”和西太平洋台风“Choi-wan”有关，而这两个台风的生成都受到MJO调节作用 (图3; Chen et al., 2022)。
图3 2021年南海夏季风爆发出现“环流与对流不一致”现象示意图 (Chen et al., 2022)
随着MJO的向东迁移，在5月中下旬，台风“Yass”首先在孟加拉湾生成并在印度登陆。台风“Yass”的对流作为非绝热加热的热源，通过平流作用加热了南海北部的高层大气，加速了大气环流的季节性转换，使得南海地区低层风向从偏东风转为西南季风。紧接着5月末台风“Choi-wan”在西太平洋生成并沿着西太平洋副热带高压北上，它作为2021年造成南海夏季风爆发的直接触发因子，虽然促进了低层西风在南海的持续发展，但是却抑制了南海上空的对流发展。进一步分析指出，仅当MJO的信号进入初始场后，模式才能准确预报南海季风的爆发演变特征。
全球变暖下，印度-西太平洋海温的快速增暖可能造成高频过程的影响不断增加，对南海夏季风爆发的季节预测产生更多阻碍。近十年，依赖ENSO的南海夏季风爆发预测不确定性增加，本研究建议晚春时节的MJO预报可能为南海夏季风爆发提前几周的预测提供机会窗口。
该研究主要受国家自然科学基金青年基金项目：印太海温增暖对南海夏季风爆发可预报性的影响研究 (42005011, 负责人：蒋宁) 支持。
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Jiang, N., and C. W. Zhu*, 2021: Seasonal forecast of South China Sea summer monsoon onset disturbed by cold tongue La Niña in the past decade. Adv. Atmos. Sci., 38(1), 147−155, https://doi.org/10.1007/s00376-020-0090-y
Ai, Y., N. Jiang*, W. H. Qian, J. C.-H. Leung, and Y. Y. Chen, 2022: Strengthened regulation of the onset of the South China Sea summer monsoon by the Northwest Indian Ocean warming in the past decade. Adv. Atmos. Sci., 39(6), 943−952, https://doi.org/10.1007/s00376-021-1364-8
Chen, Y. Y, N. Jiang*, Y. Ai, K. Xu, and L. J. MAO*, 2022: Influences of MJO-induced tropical cyclones on the circulation-convection inconsistency for the 2021 South China Sea summer monsoon onset. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-022-2103-5, in press. http://www.iapjournals.ac.cn/aas/en/article/doi/10.1007/s00376-022-2103-5
主要作者介绍
陈彦颖
南京信息工程大学海洋科学学院硕士研究生。
艾阳
北京大学物理学院大气与海洋科学系硕士研究生。
蒋宁
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室副研究员，主要从事热带海气相互作用研究。
祝从文
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，博士研究生导师，二级研究员。长期从事东亚季风变化机理和气候预测研究，主持国家自然科学基金重点和面上等多项课题，是中国气象局“气象领军人才”国家级首席科学家，中国气象科学研究院“东亚季风次季节至季节创新研究团队”首席，“九、三”社中央第十四届资源环境委员会委员。在国内外学术期刊发表论文100余篇，荣获2006年度茅以升北京青年科技奖。
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《大气科学进展(英)》(Advances in Atmospheric Sciences，简称AAS)——中国大气科学领域学术水平最高的英文期刊之一，1984年创刊，1999年被SCI收录。最新影响因子3.9，SCI和中科院期刊分区都位列Q2区。
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AAS由国际气象学和大气科学协会（IAMAS）中国委员会、中国科学院大气物理研究所、中国气象学会主办，由Springer和科学出版社共同出版，是国际IAMAS的合作期刊。来自9个国家、36个专业科研机构的60多位优秀责编全程监督审稿过程。
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