我国科学家破解热带海洋影响东亚气候关键机制 为极端天气预测提供科学支撑

远隔千里的热带海洋温度变化,为何能精确操纵东亚地区的晴雨冷暖?

这一长期困扰气象学界的难题,如今有了系统的科学解答。

复旦大学大气与海洋科学系张人禾院士和周震强副教授的研究团队,通过数十年的持续攻关,首次完整揭示了这一跨越大洋的气候影响机制,其研究成果《热带海洋影响东亚季风的物理过程:西太反气旋的形成和维持机制》荣获教育部自然科学研究成果奖一等奖。

气候影响的"遥控密码"隐藏在西太反气旋中。

当赤道中东太平洋发生厄尔尼诺现象时,暖水区上空大气受热上升,形成一个巨大的"热泵"。

这个"热泵"产生的效应导致热带对流层高层形成西传异常气流,在热带西太平洋下沉,抑制了原本旺盛的上升气流,使大气凝结潜热加热作用减弱,形成对流冷却异常。

这种冷却异常激发大气产生罗斯贝波响应,最终在西北太平洋上空催生出一个稳定的反气旋环流。

这个异常反气旋就是厄尔尼诺影响东亚气候的关键"开关"。

西太反气旋通过改变大气环流格局和水汽输送路径,进而影响东亚季风强度和我国东部地区的降水。

此前国际学术界一直未能系统阐明赤道中东太平洋的海温异常如何影响远在太平洋西岸的东亚季风。

张人禾团队在国际上第一个系统揭示了其背后完整的物理过程,填补了这一重要认识空白。

除太平洋外,热带印度洋的海温异常也能通过类似的海洋-大气耦合动力过程,激发并维持西太反气旋。

2020年长江流域超强梅雨事件就是典型案例。

团队与国外专家合作研究发现,2019年秋季在南印度洋自东向西缓慢移动的海洋罗斯贝波,是导致2020年东亚梅雨异常偏多的重要原因。

印度洋的异常加热通过激发西太反气旋,将大量水汽输送到长江流域,最终导致了破纪录的极端降水事件。

这项研究的重要意义在于,它将原本看似孤立的热带海洋异常与东亚区域气候紧密联系起来,开创了西太反气旋链接热带海洋异常的新研究方向。

相关系列成果被国际学术界广泛引用,产生了深远影响。

更为重要的是,这些研究成果已成为国家相关业务部门的重要监测指标,为提升东亚季风及其相关联的极端降水事件的监测和预测水平提供了坚实的科学基础。

这一重大突破并非灵感的偶然闪现,而是团队几十年循序渐进积累的必然结果。

张人禾在上世纪90年代赴东京大学做博士后期间,通过对历年厄尔尼诺观测资料的反复审视,发现在厄尔尼诺最强时期,西北太平洋都存在非常一致的反气旋环流异常。

提出问题只是第一步,证明并解释其背后的物理机制才是真正的挑战。

正是这种对科学问题的执着追求,使团队在数十年的研究中不断深化认识,最终取得了突破性进展。

气候系统看似遥远,却与每一次汛期调度、每一季粮食生产、每一座城市的安全运行紧密相连。

把跨越大洋的海温波动转化为可识别、可解释、可预警的信号,是提升防灾减灾能力的关键一环。

基础研究的价值,正在于把“难以捉摸的变化”变成“可被理解的规律”,并最终汇聚为服务国家治理与民生保障的坚实力量。