能源部橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)以及其他十幾個國際研究機構的科學家提供了迄今為止最詳盡的預測，闡明了主要季風地區(qū)的未來前景。

世界各地有多個地區(qū)根據(jù)季風的年度到來計劃能源生產，農業(yè)實踐和其他重要的經濟努力，這需要風向發(fā)生季節(jié)性變化，從而提供穩(wěn)定的降雨期。但是，未經檢查的溫室氣體排放可能會破壞這些傳統(tǒng)上可預測的事件。

該團隊使用RegCM4(由意大利國際理論物理中心開發(fā)的流行的區(qū)域氣候模型的最新版本)進行了一系列模擬，以預測和評估五大洲九個季風區(qū)域的變化。研究人員使用每個區(qū)域的緊密網格設計了模擬，每個網格的間距小于16英里，從而提供了大量的細節(jié)。

該小組是全球合作的一部分，稱為“區(qū)域協(xié)調降尺度實驗”(CORDEX)，其發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《氣候動力學》上。

ORNL的氣候計算科學家Moetasim Ashfaq說：“這是第一次使用區(qū)域氣候模型來提供全球季風變化的觀點。”“花費了大量的時間和精力來編譯和分析這種引人注目的高分辨率數(shù)據(jù)，如果沒有重大的國際合作，這些詳細的模擬是不可能的。”

ORNL的研究人員使用實驗室的“科學計算和數(shù)據(jù)環(huán)境”資源以及計算集群Eos對南亞季風地區(qū)進行了模擬，其余模擬是在其他各種計算中心進行的。該小組發(fā)現(xiàn)了區(qū)域季風對溫室氣體排放量增加的反應的共性。這些反應包括季風爆發(fā)延遲，季風季節(jié)縮短和季節(jié)性波動加劇。

這些模擬預測并比較了政府間氣候變化專門委員會(IPCC)提供的在不同情況下發(fā)生的變化，這些變化被稱為代表濃度路徑(RCA8.5)和RCP8.5和RCP2.6。

RCP8.5假定碳排放遵循“一切照舊”的情況，而無需采取政策干預措施，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RCP的季風模式可能都會改變，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，模擬表明季風行為的長期破壞性變化可以避免，” Ashfaq說。“如果以最好的情況來看，我們仍然會看到變化，但是它們與社區(qū)已經習慣的區(qū)域性季風的典型逐年變化沒有顯著差異。”

變化的季節(jié)

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

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

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

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，這些事件已經給這些地區(qū)帶來挑戰(zhàn)。季風行為的重大變化可能導致霍亂，登革熱和瘧疾等媒介傳播疾病的爆發(fā)。

由于季風區(qū)的農業(yè)活動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改變與雨有關的農作物的產量。

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

這些地區(qū)的許多國家都依靠水力發(fā)電，其中包括巴西，巴西通過這種方法生產了其75%的能源。較短的季風季節(jié)將無法在正確的時間提供足夠的降雨來提供足夠的電力，而不會大修當前的運行。

微妙的平衡

除了確定潛在的季風變化及其影響之外，研究小組還調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)的水分供應的情況下，相對干燥的季風前季節(jié)僅受到熱驅動的間歇性和對流降雨。這些地區(qū)的土地在季風爆發(fā)之前每年都會變暖，通常達到120華氏度的地表溫度。對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合，導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降雨。

然而，模擬顯示，在全球排放量的持續(xù)增加將使預季風環(huán)境對流性降水，這將延緩上層大氣的變暖和干燥的雨季過渡不利于季節(jié)。研究人員確定將在季風爆發(fā)前減少對流降水的一個關鍵因素是形成了一個更深，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：“將空氣束提升到自由對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，對流不穩(wěn)定所需的水分就越多，這對于雷暴的發(fā)展至關重要。在季風期間，要滿足這一要求是具有挑戰(zhàn)性的，因為隨著風向陸地吹散，水分供應有限。”

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