太平洋与大西洋遥相关减少南美夏季季风多年代投影的不确定性

这为何对人类与自然重要

南美夏季季风为亚马逊及其周边地区带来大部分雨季降水，塑造了河流、森林、农田和城市。然而，科学家们仍然难以准确预测这一关键降雨系统在未来几十年将如何变化。本研究解释了太平洋与大西洋的缓慢摆动如何影响季风，并展示了一种将未来降水投影不确定性约减少三分之一的方法。

追踪巨大降雨系统的脉动

为理解季风在多年代尺度上的行为，作者们汇集了一段可追溯到1850年的长期记录。他们不仅依赖现代雨量计和天气模型，还结合了多种线索：年轮、山地冰芯、河流水位、历史文献和仪器记录。通过一种将这些数据融合为1500个可能历史情景的统计方法，构建出一个稳健的指数来表示热带南美核心季风区的夏季降雨强度。该重构显示出明显的多年代摆动：到二十世纪中叶季风增强，随后逐步减弱。

牵动季风的海洋格局

接着，研究团队探究是什么驱动这些缓慢的起伏。他们将重构的季风记录与过去一个世纪的海表温度和风场进行比对。结果显示出与一种称为年代际太平洋振荡的太平洋尺度格局以及太平洋沃克环流变化的强关联。当天带中太平洋相对偏冷且沃克环流增强时，空气更容易在亚马逊及邻近安第斯地区上升，从热带大西洋吸入潮湿空气并增强季风降雨。当天带太平洋转向更暖状态且沃克环流减弱时，这一“发动机”放慢，季风趋于减弱。热带大西洋的温度差异也起作用，但其影响较小且不那么稳定。

用气候模式合集测试未来路径

为了探索未来几十年可能出现的情形，研究者们采用了来自两个主要地球系统模式（CESM2 与 CanESM5）的多次模拟集合。每个模式在微小不同的初始条件下运行多次，产生共享相同温室气体路径但内部气候变率不同的集合。以高排放情景下的100次CESM2模拟为例，平均结果显示到2044年季风明显减弱，亚马逊和热带安第斯大部位干燥。然而，各次模拟差异很大：有的显示强烈变干，有的在关键区域反而出现小幅变湿。这种分散表明，内部气候波动在决策相关的时间尺度上可以部分掩盖或放大长期的人为驱动信号。

确定不确定性来源

通过比较集合中最湿与最干的成员，作者发现大部分分歧与类似年代际太平洋振荡对立相位的太平洋状况以及沃克环流的变化相一致。当太平洋呈负相位、中央海域偏冷且东西向的空气翻转更强时，亚马逊与安第斯更可能出现湿润趋势。正相位则相反，倾向广泛变干。研究团队通过数学方法剔除了与这些太平洋格局相关的模式化季风趋势部分，量化了这一联系。这样处理后，未来季风强度的统计分布约缩小了30%，而仅去除大西洋影响则仅带来有限变化。他们还表明，若太平洋强烈摆向某一相位，未来几十年极端增湿或变干的概率将显著改变。

这对变化天空下的生活意味着什么

对于热带南美的农民、城市规划者和社区而言，这些发现表明，通过更好地监测和预测太平洋及其相关沃克环流的缓慢变化，可以减小对未来降雨的一些不确定性。温室气体排放仍将推动季风走向减弱，但干湿转向的时机与严重程度将强烈依赖这些自然海洋周期的摆动方向。因此，改进气候模式对太平洋变率的模拟与初始化，可能为未来河流流量、洪旱风险以及亚马逊及周边生态系统的韧性提供更可靠的指引。

引用: Lyu, Z., Shi, F., Yang, Y. et al. Pacific and Atlantic teleconnections reduce uncertainty in multidecadal projections of the South American Summer Monsoon. npj Clim Atmos Sci 9, 111 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01373-0

关键词: 南美夏季季风, 亚马逊降雨, 年代际太平洋振荡, 太平洋沃克环流, 气候变率