在北半球夏季，南亚季风将海洋上的暖湿空气输送至陆地，为印度半岛及周边地区带来约80%的年降水量。在气候变暖背景下，季风变化直接影响区域的旱涝格局，关系到经济社会发展、生态系统稳定与水资源安全。然而，当前气候模式普遍预测未来季风环流将减弱但降水增加，这一“环流—降水悖论”长期困扰学界。

日前，中国科学院大气物理研究所研究员周天军团队的研究成果“利用古气候暖期解码未来季风变化”，揭示了地球过去与未来典型暖期南亚夏季风统一的热力—动力调控机制，并基于古气候约束构建了季风变化的物理统计模型，为利用过去气候理解和改进未来预测提供了重要科学依据。

地球历史上经历过比当前更暖的时期，为认识未来增暖情景下的气候变化提供了重要参照。然而，古气候重建与模拟表明，过去多个暖期，南亚地区呈现“环流增强、降水增多”的特征，这与未来预估存在明显差异，对理解不同增暖背景下的季风响应机制提出了挑战。

针对上述问题，周天军团队综合古气候代用记录与气候模拟，系统分析了六种典型增暖情景，包括中上新世（约300万年前）、末次间冰期（约12.7万年前）、中全新世（约6000年前）以及21世纪末不同排放情景。研究考虑了温室气体浓度升高、植被扩张和冰盖退缩，以及地球轨道变化引起的太阳辐射增加等多种关键影响因素。

通过气候物理诊断方法，研究有效分离了影响季风降水变化的热力过程与动力过程。结果表明，过去暖期与未来增暖情景下季风降水虽变化幅度各异，但空间分布特征相似：总体呈降水增加，伴随着孟加拉湾季风槽环流减弱，阿拉伯海北部环流增强。与此同时，其物理机制也具有一致性——一方面，全球平均增暖提高了大气含水量，通过热力过程使得季风区降水整体增多；另一方面，欧亚大陆副热带地区及北非地区增暖加剧通过大气遥相关作用调节季风环流，导致动力作用下的降水变化呈“南干北湿”的空间差异。而过去“环流增强”与未来“环流减弱”的差异，本质是全球均匀增暖信号与区域不均匀增暖信号相互博弈、此消彼长的结果。

在此基础上，研究团队进一步利用古气候信息构建了增暖特征与季风变化的统计模型。给定未来预估的全球变暖特征，该统计模型展现出与复杂气候模式相当的预测技巧：南亚夏季风环流和降水与气候模式直接预估结果的空间相关性分别达0.8和0.7。这一结果表明，尽管驱动气候变暖的强迫因子存在差异，地球过去暖期所揭示的季风变化对于理解和约束未来预估具有重要价值。例如，地质记录显示，古气候暖期喜马拉雅山脉沿线区域强降水事件显著增加，并伴随滑坡、泥石流和冰川雪崩等次生灾害。这为在未来增暖情景下有效评估和应对该区域的极端降水风险提供了重要参考。

该研究通过回顾过去气候，厘清了未来季风预估中的关键悖论，并展示了基于古气候数据构建的物理统计模型在预测中的巨大潜力。这为后续的季风环流、降水预估提供了新的研究思路和范式——创新性地打通时间隧道，通过模拟集成多个古暖期数据，用古气候检验气候机制并优化模式性能，可以显著提升季风环流与降水预估的可靠性。

作者：郭准 何林强