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索马里人在索马里摩加迪沙的洪水洪水之后将他们的人力车推到洪水之后。 信用:路透社/ alamy股票照片。
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2020年11月30日16:00

帖子:为什么气候变化会导致更多“强大”印度洋偶极事件

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11.30.20
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下午1:00 30.11.2020 |
客人帖子 帖子:为什么气候变化会导致更多“强大”印度洋偶极事件

在2019 - 2019年夏天和夏天,澳大利亚经历了其中一个最毁灭的丛林大火季节记录。现在被称为“黑夏”,燃烧超过1800万公顷,造成数十亿美元的经济损失。

当澳大利亚正经历着比正常情况更干燥的情况时,东非和印度遭遇了大范围的暴雨。这导致了山体滑坡,成千上万人流离失所蝗虫的指数增长。这一瘟疫影响了几个国家,并导致数千万人面临严重的粮食不安全。

乍一看,森林大火和蝗灾似乎没有联系,但它们都与一个促成因素有关——一种被称为印度洋偶极子(IOD)的气候现象。

iod - 有时被称为“邻居“ 的El Nino-Southern振荡- 描述印度洋对侧的海面温度的周期性偏移。

在一项新的研究中,发表在自然气候变化,我们展示了强烈的“积极的”IOD事件 - 类似于2019年所见的活动 - 预计将增加温暖的气候。

印度洋偶极子

IOD首先在发布的文件中确定自然1999年。作者描述了如何使用“偶极模式指数”(DMI)进行阳性,中性和阴阶段的现象。这种“偶极”根据西部和东部印度洋的两个“杆”之间的海面温度(SST)之间的差异计算。

在下面的图形中说明,一个正面的IOD事件与赤道西部印度洋中异常温暖的SST相关联,并在东方异常冷的SST。在正面的IOD活动期间,这些冷SST导致澳大利亚东南部的蒸发和干燥干燥的条件降低。

与此同时,西印度洋的温暖SST在东非和印度的部分地区带来了更多的降雨。

印度海洋偶极子正期的例证
印度海洋偶极子的正面的例证,通常在9月至11月的峰顶。信用:NOAA Climate.gov.

负IOD事件 - 如下所示 - 是相反的,西方的酷SST和东方的温暖比正常的SST。同样,他们对周边国家的影响是逆转的,澳大利亚在南半球春季潮流期间经历了潮湿的潮流,而在东非和印度比平时干燥。

然而,负IOD事件往往弱于阳性事件,并且相关的撞击通常不太严重。

印度洋偶极子的负相位图解
印度洋偶极子的负阶段的例证。信用:NOAA Climate.gov.

新指数

虽然IOD是地球气候中自然发生的现象,但这并不意味着它不会受到影响人类导致变暖。考虑到强地震的潜在影响,了解IOD将如何应对气候变暖至关重要。

但是,这项任务是更困难的,因为使用传统DMI分析时,气候模型倾向于不同意IOD如何应对气候变化。

使用DMI假设正向IOD事件之间的模式差异很小——例如一个事件是强事件还是中度事件——并且正向事件的模拟海温模式与观测结果位于相同的区域。

研究表明了该IOD事件显示需要考虑的“Flavors”。因此,为了更准确地捕获模型中的正面IOD分集,我们开发了两个单独的指数 - 一个“S-Index”表示强烈的事件和中等事件的“M-Index”。

通过使用这两个指数,每个模型都可以表达自己的积极事件模式,这使我们能够更详细地调查它们。

您可以在下面的1982 - 2015年进行比较。上图显示了标准的DMI,1982年,1994年,1997年,2006年和2015年的主要阳性事件。

下图显示了同一时段的S-Index(红线)和M-Index(绿色)。在这里,S-Index在1994年,1997年和2006年确定了强大的事件,而M-Index在1982年,1987年和2015年捕捉着突出的中度。

1982-2015年IOD指数比较
1982 - 2015年IOD指数的比较,显示了较低图表上图中的DMI和S-Index(红线)和M-Index(绿色)。资料来源:Cai等人(2020.)。

改变变异性和频率

利用20个气候模式,比较了现代(1900-99年)和未来(2000-99年)的s指数和m指数的变化ssp5 - 8.5极高的排放情景

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RCP8.5:RCP(代表浓度途径)是未来温室气体和其他强制浓度的情景。RCP8.5是一种“非常高的基线”发射情景,由迅速的人口增长,高能量......必威体育在线注册阅读更多

我们发现,我们的模型模拟中的中等和强大的积极IOD事件之间存在相反的响应。20个模型中的十八件模拟M折射率变化的降低,而20个模型中的17个产生的S型指数变异性增加。

观察所有模式的平均变化,我们发现在统计上,中度事件可变性显著下降16%,而强事件可变性上升22%。相比之下,DMI在模型平均上没有显著的变化。

m指数变异性的减少意味着在较温暖的气候中中度事件的频率减少了52%。s指数变异性的增加意味着强事件增加了66%。

这意味着在今日每年15年的一次活动中从一个事件中升起的强烈事件的频率,将来每八年每八年到一个活动。

与DMI相比,这些模型的预测更加一致——大约80-85%的模型支持这些发现。改变的方向与使用适度排放情景的模型运行类似(RCP4.5) 也。

驱动力

那么这种反应的原因是什么?

术语表
RCP4.5:RCP(代表浓度途径)是未来温室气体和其他强制浓度的情景。RCP4.5是一个“稳定场景”,策略地放置到所以大气二氧化碳浓度水平......阅读更多

首先,虽然IOD和ENSO之间存在关系,但我们发现预计的变化不是由ENSO的转变引起的。

其次,我们需要看看中等和强大的IOD事件之间的模式的差异。这可以在下面的数字中看到。上一套地图显示了在强大的事件中秋季的SST和风如何在强大的事件中(显示1994年,1997年和2006年作为示例),而下一套表现出了1982年1987年和2005年的中等事件的相当然。

一般而言,强大的事件是由东部赤道印度洋的冷却(蓝色阴影)主导,同时赛事看到西部印度洋的广阔变暖(红色阴影)。

秋季展示了秋季强度和中等地层事件特征的地图。
显示秋季(9 - 10 - 11月)强(上集)和中(下集)正IOD事件特征的地图。阴影表示海表温度比平均温度更高(红色)或更低(蓝色),而箭头表示风应力与平均条件的比较。资料来源:Cai等人(2020.)。

我们的模型预测表明,正IOD事件的对比性变化是由于热带印度洋变暖的不同速度造成的。

例如,印度洋的西部和北部地区被预计比东方和南部零部件更快地温暖。这是强大的季节性东南风的支持,并在西方增加蒸发。您可以在下面的SSTS(左)和风(右)的地图中看到它。

我们还发现,大气的最底层——对流层——变暖的速度比地球表面要快。这使得大气更加稳定,因为它抑制了热空气的上升,也就是所谓的对流。这减弱了赤道季风对海温异常的响应。

热带印度洋的预计平均变化
预计热带印度洋的平均变化,平均为20个气候模型。地图在现今(1900-99)和未来(2000-99)气候之间,在秋季(9月至10月至11月)在秋季(左)和风力压力(右)的变化显示。资料来源:Cai等人(2020.)。

这些变化的风图案削弱了将温暖SST带到热带西部印度洋的过程中。这种气候在未来的气候中的这种弱化导致中度事件的可变异性降低。

但是,对于强烈的事件,西部和西北热带印度洋的平均变暖速度更快地为对流提供了有利的条件。反过来,这加强了沿着赤道沿着西方印度洋延伸的赤道的东风(见上面风地图中的箭头)。这使得较冷的水来到东方印度洋的表面 - 一个强大的事件的特征。

因此,尽管中度阳性IOD事件减少,但类似1997年和2019年的强事件预计将在更温暖的气候中更频繁地发生。

《自然气候变化》(Nature Climate Change, 2014)DOI:10.1038 / S41558-020-00943-1

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