空气更清洁,太平洋信风更强劲
热带太平洋在很大程度上决定了气候的年际节律。它的信风和沃克环流——一个在温暖的西太平洋上空上升、在东太平洋上空下沉的巨大空气环流圈——决定了热带降雨落在哪里。厄尔尼诺正是从这台海洋—大气机器中生长出来的,它会改变每一块有人居住的大陆上的降水和气温。
因此,任何改变太平洋平均状态的因素,都可能改变遥远地区的气候风险。这样的变化即将到来:随着各国治理空气质量,气溶胶(微小的污染颗粒)以及生成近地面臭氧的气体的排放量预计将急剧下降,在亚洲尤其如此。这对太平洋环流有什么影响一直存在争议:一些研究认为去除气溶胶会使其减弱,另一些研究则发现平均而言没有变化。没有一项研究考察过厄尔尼诺。
十二个模式,两种未来
圣安德鲁斯大学英国国家大气科学中心的约安娜·科尔费斯库(Ioana Colfescu)与来自圣安德鲁斯、爱丁堡和博洛尼亚的同事,使用了专门为这一问题设计的实验。在两组实验中,温室气体都沿着同一路径持续上升。一组中,空气污染保持在高水平;另一组中,严格的空气质量管控使污染减少。两者之差分离出了空气变清洁的效应。
他们分析了12个地球系统模式,在每项统计检验中每个模式只计一次。
2040年后信风更强
到2036—2054年,更清洁的空气使赤道太平洋信风增强:
- 风对西太平洋的推力增大约4%,12个模式中有11个如此;
- 驱动沃克环流的气压差变陡,同样是12个中有11个;
- 海面以及温跃层(温暖的表层海水与寒冷的深层海水之间的分界)的倾斜度——这里以海水温度为20 °C的深度来追踪——在每个提供海洋数据的模式中都变陡:更强的信风把更多暖水堆积到西边。
2035年之前,这些变化都不能从自然变率中凸显出来;信号直到21世纪40年代才超出噪声。它还具有季节性,在5月至12月最强。
量级很重要。如果不减排,同样这些模式预计西太平洋信风到本世纪中叶将会减弱。更清洁的空气抵消了约一半到三分之二的减弱幅度——其不确定性甚至不排除完全抵消。
与印度洋的关联
当其中三个模式在海温固定不变的条件下运行时,这一效应就消失了,尽管亚洲地表仍透过已清除气溶胶的天空接收到更多日照。因此,海洋必定是这条链条的一环。
作者指出的线索是:在减排情形下,印度洋比热带太平洋多增温0.045 °C,主要发生在8月至12月——恰恰是信风增强最明显的时候。早先的研究表明,比太平洋更暖的印度洋会在西太平洋上空驱动东风(从东边吹来的风,信风就是这样)。逐个区域去除气溶胶的实验也与此一致:削减非洲和中东上空的气溶胶会使印度洋相对太平洋变暖,从而增强信风;削减东亚上空的气溶胶则会使其略微变冷,不会增强信风。
作者保持谨慎。在每个模式内部,这种联系很难与厄尔尼诺本身区分开来;他们写道,自己并未证明是印度洋增温导致了这一响应。
厄尔尼诺纹丝不动,周围环境却在变
厄尔尼诺的强度(赤道太平洋中部海面温度起伏的典型幅度)变化为**−0.014 °C**,在统计上等于零:任何真实的变化都小于其振幅的约十分之一。同样的检验确实能检测到温室气体驱动的更大变化,所以它并非“看不见”。一个厄尔尼诺的人工智能仿真器,在训练时从未见过清洁空气模拟,却能很好地预测这些模拟,而且同样预测不会发生变化。为什么?在这些模式中,厄尔尼诺是一种由天气噪声维持的阻尼振荡(若无外力维持便会自行消亡的振荡),信风4%的变化太小,不足以改变它。
厄尔尼诺作用于遥远地区的方式同样没有可检测到的变化。然而,厄尔尼诺的影响仍会变化,因为它所作用的气候变了。在减排情形下,印度、海洋大陆、东非和美国南部的背景气候增暖0.12至0.29 °C。在巴西东北部,厄尔尼诺季节落入“不减排未来”气温最高三分之一区间的概率从0.75升至0.96。印度和非洲南部的降水变化只具有提示意义。
作者给出的实际启示是:保持背景气候不变的预报和影响研究,会误判这些地区随厄尔尼诺而来的热量。他们的保留意见是:只有8到9个模式提供了清洁空气情景的海洋数据,而且小于振幅十分之一的厄尔尼诺变化会从他们的检验中漏掉。
