研究团队揭示三大洋海温协同驱动孟加拉湾夏季风爆发次季节可预报性机制

近日，中国科学院南海海洋研究所中国-斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室（CSTO）与热带海洋环境实验室（LTO）研究团队在三大洋海温协同调控孟加拉湾夏季风（BoBSM）爆发的次季节至季节尺度（S2S）可预报性研究方面取得重要进展。相关成果发表于《Climate Dynamics》。博士研究生周雄为论文第一作者，研究员徐康为通讯作者。合作者还包括印度海得拉巴大学教授Karumuri Ashok，CSTO研究员王卫强和博士研究生金正睿，中国气象科学研究院副研究员鄢钰函，斯里兰卡佩拉德尼亚大学博士Mahlon P. Rambukkange，以及中国科学院深海科学与工程研究所研究员徐洪周。

孟加拉湾夏季风（BoBSM）是亚洲季风系统中最早爆发的组成部分，其爆发时间与南亚及东南亚雨季起始密切相关，并对我国主汛期降水进程具有重要指示意义。然而，BoBSM爆发具有显著的次季节变率，使其在次季节尺度上的准确预报面临较大挑战，其可预报性来源也尚未得到充分认识。已有研究表明，热带印度洋、太平洋与北大西洋的海表温度（SST）异常均可通过大气遥相关影响BoBSM爆发，并在在特定时期形成次季节预报的“机会窗口”。但现有研究大多聚焦于单一海域的影响，对于BoBSM爆发前不同海域海温异常如何协同作用、共同调节大气环流并影响季风爆发，以及这种协同信号能否被S2S预报系统有效捕捉，仍缺乏系统认识。

针对上述问题，研究团队基于欧洲中期天气预报中心（ECMWF）S2S回报数据，系统评估了BoBSM爆发的次季节预报技巧，并进一步揭示了三大洋SST异常协同调控BoBSM爆发及其可预报性的物理机制。研究发现，BoBSM爆发可在提前3候（约15天）的时间尺度上被有效预测，其可预报性主要来自热带印度洋-太平洋和北大西洋SST异常的协同作用。三大洋SST异常通过不同的大气遥相关路径，共同调制孟加拉湾中高层大气的经向温度梯度（Meridional Temperature Gradient, MTG），维持季风爆发前的“南暖北冷”热力结构，从而影响BoBSM的爆发进程。

热带印度洋-太平洋SST异常主要通过Walker环流调整维持MTG的“南暖”特征。在ENSO衰减阶段，太平洋SST异常通过调节Walker环流，引发印度洋海盆增暖，并进一步增强热带对流和大气非绝热加热，从而维持孟加拉湾南侧较高的对流层温度（图1）。与此同时，北大西洋SST异常通过两条不同的大气遥相关路径共同影响MTG的“北冷”特征。第一条路径与北大西洋三极型SST异常有关，其能够激发向欧亚大陆传播的中高纬Rossby波列，并在孟加拉湾北侧形成高层气旋性环流异常；第二条路径则与热带北大西洋增暖有关，可激发赤道Kelvin波响应，并在孟加拉湾北侧形成低层东风和高层西风异常。两条大气遥相关路径相互协同，增强孟加拉湾北侧的高层气旋性和低层反气旋性环流配置，有利于冷空气向南输送，从而维持季风爆发前的“北冷”热力结构（图1）。由此，热带印度洋-太平洋和北大西洋海温异常分别从南、北两侧共同调制孟加拉湾的MTG，为BoBSM爆发提供持续的可预报信号。

研究还发现，不同大气遥相关路径的可预报性存在显著差异。其中，热带印度洋-太平洋Walker环流路径和热带北大西洋Kelvin波路径具有较高且相对稳定的可预报性，其强迫信号能够在较长预报提前期内被S2S预报系统持续捕捉，为BoBSM爆发提供稳定的次季节可预报性。相比之下，北大西洋三极型SST异常引起的中高纬Rossby波列路径可预报性明显较弱，其预报技巧在提前2候后迅速衰减，主要受限于模式对北大西洋三极型SST异常的模拟能力，也是制约BoBSM爆发次季节预报能力进一步提高的关键瓶颈。

该研究揭示了热带印度洋-太平洋与北大西洋SST异常通过多条遥相关路径协同调制BoBSM爆发可预报性的物理机制，明确了不同遥相关路径对预报技巧的相对贡献及其可预报性衰减特征。这些认识为改进S2S预报系统中的关键海温强迫和大气遥相关过程、提升亚洲夏季风延伸期预测预警和风险防范能力提供了重要科学依据。