作为全球季风系统的重要组成部分，南亚夏季风的年际变率显著，影响着全球人口最为稠密的地区之一。尽管大量研究聚焦于探讨大气外部强迫（如ENSO、印度洋偶极子以及热带大西洋海温异常等）对南亚夏季风年际变率的调制作用，越来越多的证据表明，南亚夏季风亦可能受到不依赖于海温等边界强迫的大气内部动力过程的影响。已有研究指出，与南亚夏季风密切相关的太平洋–日本遥相关型以及西北太平洋异常反气旋可通过从印度–西北太平洋气候背景场中提取扰动能量（涡动能量）以维持自身的发展。然而，该背景态是否对南亚夏季风有贡献？南亚夏季风年际变率是否可能源自大气内部过程？这些关键科学问题尚未得到系统解答。
针对上述问题，中国科学院大气物理研究所黄刚研究员团队与韩国汉阳大学Sang-Wook Yeh教授合作开展了深入研究。结果揭示，南亚夏季风年际变率第一模态以西北-东南向延伸的三极型降水结构及孟加拉湾北部的低层反气旋异常为特征，第二模态则表现为印度中北部的负降水异常及相应的低层反气旋。正压能量转换过程可有效地从索马里急流下游及孟加拉湾-西北太平洋地区的低层气候态西风汇合区中提取扰动动能，维持第一模态的发展；而第二模态则能够从青藏高原地形诱发的气候态副热带西风汇合区中获取扰动动能。斜压能量转换则通过从气候态热力结构中提取扰动有效位能，在维持第二模态中起关键作用，但对第一模态表现为抑制作用。此外，作为能量反馈机制，对流加热通过产生扰动有效位能，对两个模态的发展均具有促进作用。进一步分析表明，在去除ENSO影响后，以及在理想化线性斜压模式与气候态数值实验模拟中，两个季风模态依然显著存在，表明其形成不依赖于大气外部强迫。
与以往侧重探讨大气外强迫对季风影响的研究不同，本研究从能量转换的角度出发，结合模式实验，系统揭示了大气内部动力过程在驱动南亚夏季风年际变率中的重要作用。这一发现为理解季风年际变率的动力机制提供了新的理论框架，同时也对改善气候模式中区域季风模拟偏差具有重要意义。
目前相关成果已在《npj Climate and Atmospheric Science》上刊出。论文第一作者为大气所博士研究生卢童，通讯作者为胡开明研究员与黄刚研究员，合作者还包括韩国汉阳大学Sang-Wook Yeh教授与大气所汪亚副研究员。本研究获得国家自然科学基金（42141019、42175040、42261144687、42475046）及中国科学院青年促进会（2021072）的联合资助。
图1 南亚夏季风年际变率两主导模态的能量转换特征。（a-b）与前两模态相关的850 hPa正压能量转换（CK），正值表示能量从气候态平均流向异常模态转换。（c-d）与（a-b）相同，但为1000 hPa至200 hPa垂直积分的斜压能量转换（CP），正值表示能量从气候态热力结构向异常模态转换。（e-f）与（c-d）相同，但为垂直积分的对流加热反馈（CQ），正值表示对流加热（冷却）增强暖（冷）温度扰动，从而生成扰动有效位能。
图2 观测与模式中的南亚夏季风年际变率两主导模态的环流特征。南亚夏季降水与850 hPa纬向风MV-EOF（a）第一和（b）第二模态的空间分布。（c–d）与（a–b）相同，但为线性去除ENSO影响后的结果。（e–f）线性斜压模式（LBM）中，132个理想非绝热强迫实验的夏季850 hPa水平风场MV-EOF第一和第二模态的空间分布。（g–h）与（a–b）相同，但来自气候态数值实验（ECHAM5.4，海温与海冰固定为气候态值）的结果。
图3 南亚夏季风年际变率两主导模态的关键能量过程示意图。
文章链接：Lu,T.,Hu,K.,Huang,G.,Yeh,S.-W. & Wang,Y. Energetic processes underlying the interannual variability of South Asian summer monsoon. npj Clim. Atmos. Sci.8,300 (2025). https://doi.org/10.1038/s41612-025-01143-4
来源：https://iap.cas.cn/gb/xwdt/kyjz/202508/t20250815_7905838.html | 
发表于 2025-8-18 11:12:08
