能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)以及其他十幾個(gè)國(guó)際研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家提供了迄今為止最詳盡的預(yù)測(cè)，闡明了主要季風(fēng)地區(qū)的未來(lái)前景。

世界各地有多個(gè)地區(qū)根據(jù)季風(fēng)的年度到來(lái)計(jì)劃能源生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)實(shí)踐和其他重要的經(jīng)濟(jì)努力，這需要風(fēng)向發(fā)生季節(jié)性變化，從而提供穩(wěn)定的降雨期。但是，未經(jīng)檢查的溫室氣體排放可能會(huì)破壞這些傳統(tǒng)上可預(yù)測(cè)的事件。

該團(tuán)隊(duì)使用RegCM4(由意大利國(guó)際理論物理中心開(kāi)發(fā)的流行的區(qū)域氣候模型的最新版本)進(jìn)行了一系列模擬，以預(yù)測(cè)和評(píng)估五大洲九個(gè)季風(fēng)區(qū)域的變化。研究人員使用每個(gè)區(qū)域的緊密網(wǎng)格設(shè)計(jì)了模擬，每個(gè)網(wǎng)格的間距小于16英里，從而提供了大量的細(xì)節(jié)。

該小組是全球合作的一部分，稱(chēng)為“區(qū)域協(xié)調(diào)降尺度實(shí)驗(yàn)”(CORDEX)，其發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《氣候動(dòng)力學(xué)》上。

ORNL的氣候計(jì)算科學(xué)家Moetasim Ashfaq說(shuō)：“這是第一次使用區(qū)域氣候模型來(lái)提供全球季風(fēng)變化的觀點(diǎn)。”“花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力來(lái)編譯和分析這種引人注目的高分辨率數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有重大的國(guó)際合作，這些詳細(xì)的模擬是不可能的。”

ORNL的研究人員使用實(shí)驗(yàn)室的“科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)環(huán)境”資源以及計(jì)算集群Eos對(duì)南亞季風(fēng)地區(qū)進(jìn)行了模擬，其余模擬是在其他各種計(jì)算中心進(jìn)行的。該小組發(fā)現(xiàn)了區(qū)域季風(fēng)對(duì)溫室氣體排放量增加的反應(yīng)的共性。這些反應(yīng)包括季風(fēng)爆發(fā)延遲，季風(fēng)季節(jié)縮短和季節(jié)性波動(dòng)加劇。

這些模擬預(yù)測(cè)并比較了政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)提供的在不同情況下發(fā)生的變化，這些變化被稱(chēng)為代表濃度路徑(RCA8.5)和RCP8.5和RCP2.6。

RCP8.5假定碳排放遵循“一切照舊”的情況，而無(wú)需采取政策干預(yù)措施，而RCP2.6則基于采用積極的緩解政策的低得多的排放增加量。盡管兩個(gè)RCP的季風(fēng)模式可能都會(huì)改變，但模擬顯示，在RCP2.6下，變化量可能很小，但在RCP8.5下可能很大。

“如果根據(jù)RCP2.6直到2100年減少排放，模擬表明季風(fēng)行為的長(zhǎng)期破壞性變化可以避免，” Ashfaq說(shuō)。“如果以最好的情況來(lái)看，我們?nèi)匀粫?huì)看到變化，但是它們與社區(qū)已經(jīng)習(xí)慣的區(qū)域性季風(fēng)的典型逐年變化沒(méi)有顯著差異。”

變化的季節(jié)

九個(gè)季風(fēng)區(qū)域中的七個(gè)顯示出季風(fēng)發(fā)作的逐漸延遲，全球排放量不斷增加，這可能產(chǎn)生廣泛的后果，到本世紀(jì)末，這將直接影響到世界三分之二的人口。與所有季節(jié)的降水量相對(duì)均勻的地區(qū)不同，季風(fēng)密集的地區(qū)在夏季風(fēng)季節(jié)獲得的降水量為60%至70%。

阿什法克說(shuō)：“ RCP8.5模擬顯示，雨季開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)了強(qiáng)烈的延誤，這些延緩在這些地區(qū)的日常生活中產(chǎn)生了影響。”“例如，通常在6月的第一周在南亞和西非開(kāi)始的季風(fēng)可能會(huì)在這些地區(qū)的某些地區(qū)推遲至15天(天)至20天甚至整個(gè)月，直到21日結(jié)束世紀(jì)。”

盡管模擬也顯示雨季結(jié)束時(shí)有所延遲，也稱(chēng)為季風(fēng)消亡，但這種變化并不像季風(fēng)爆發(fā)延遲那樣劇烈，從而縮短了整個(gè)季風(fēng)季節(jié)的時(shí)間。研究人員還發(fā)現(xiàn)，受影響的季風(fēng)地區(qū)在此期間可能會(huì)出現(xiàn)更多的降水，從而導(dǎo)致降雨增多。相反，今年剩下的時(shí)間會(huì)有更長(zhǎng)的干旱期。

季節(jié)性的增加可能加劇洪水，干旱，野火和其他極端氣候事件的流行，這些事件已經(jīng)給這些地區(qū)帶來(lái)挑戰(zhàn)。季風(fēng)行為的重大變化可能導(dǎo)致霍亂，登革熱和瘧疾等媒介傳播疾病的爆發(fā)。

由于季風(fēng)區(qū)的農(nóng)業(yè)活動(dòng)通常被安排為與雨季的周期性發(fā)作和消亡相一致，因此這些因素可能會(huì)改變與雨有關(guān)的農(nóng)作物的產(chǎn)量。

阿什法克說(shuō)：“世界上一半的阿拉比卡咖啡供應(yīng)都來(lái)自巴西，而用來(lái)制作巧克力的可可豆則有70%以上來(lái)自西非，而大米出口量的三分之一則來(lái)自印度和巴基斯坦。” 。“如果區(qū)域性農(nóng)業(yè)受到季風(fēng)爆發(fā)的延遲和雨季的縮短，那么這類(lèi)商品的產(chǎn)量將減少，并將對(duì)全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響。”

這些地區(qū)的許多國(guó)家都依靠水力發(fā)電，其中包括巴西，巴西通過(guò)這種方法生產(chǎn)了其75%的能源。較短的季風(fēng)季節(jié)將無(wú)法在正確的時(shí)間提供足夠的降雨來(lái)提供足夠的電力，而不會(huì)大修當(dāng)前的運(yùn)行。

微妙的平衡

除了確定潛在的季風(fēng)變化及其影響之外，研究小組還調(diào)查了造成這些變化的根本原因。

在缺乏有組織的天氣系統(tǒng)和持續(xù)的水分供應(yīng)的情況下，相對(duì)干燥的季風(fēng)前季節(jié)僅受到熱驅(qū)動(dòng)的間歇性和對(duì)流降雨。這些地區(qū)的土地在季風(fēng)爆發(fā)之前每年都會(huì)變暖，通常達(dá)到120華氏度的地表溫度。對(duì)流降水使上部大氣變暖，而熱表面條件使下部大氣變暖的結(jié)合，導(dǎo)致陸地和海洋上的暖空氣之間存在差異，這迫使旱季讓位于季風(fēng)降雨。

然而，模擬顯示，在全球排放量的持續(xù)增加將使預(yù)季風(fēng)環(huán)境對(duì)流性降水，這將延緩上層大氣的變暖和干燥的雨季過(guò)渡不利于季節(jié)。研究人員確定將在季風(fēng)爆發(fā)前減少對(duì)流降水的一個(gè)關(guān)鍵因素是形成了一個(gè)更深，更不飽和的邊界層-這是低層大氣的一部分，土地與大氣之間交換了水分和能量。

阿什法克說(shuō)：“將空氣束提升到自由對(duì)流水平所需的向上力隨邊界層的深度而增加。”“而且，大氣越熱，對(duì)流不穩(wěn)定所需的水分就越多，這對(duì)于雷暴的發(fā)展至關(guān)重要。在季風(fēng)期間，要滿(mǎn)足這一要求是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)殡S著風(fēng)向陸地吹散，水分供應(yīng)有限。”

該小組將在下一次IPCC評(píng)估的區(qū)域氣候變化章節(jié)中貢獻(xiàn)他們的CORDEX模擬。