Региональная и временная изменчивость муссонных осадков бабьего лета в зависимости от южного колебания Эль-Ниньо

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12643 (2023) Цитировать эту статью

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Муссонные осадки бабьего лета (ISMR) демонстрируют значительную изменчивость, влияя на продовольственную и водную безопасность густонаселенного Индийского субконтинента. Два доминирующих пространственных режима изменчивости ISMR связаны с южным колебанием Эль-Ниньо (ENSO) и силой полупостоянного муссонного впадины, а также связанной с этим изменчивостью в муссонных депрессиях соответственно. Хотя надежная телесвязь между ENSO и ISMR была хорошо установлена ​​на протяжении нескольких десятилетий, основные движущие силы, приводящие к изменяющейся во времени взаимосвязи между моделями ENSO и ISMR в разных регионах страны, не совсем понятны. Наш анализ показывает последовательное увеличение мощности телекоммуникационной связи между ENSO и ISMR от умеренной до существенно высокой в ​​период с 1901 по 1940 год. Эта усиленная связь оставалась стабильной и сильной в период с 1941 по 1980 год. Однако в последний период с 1981 по 2018 год телекоммуникационная связь снова последовательно снижалась. до умеренной силы. Мы обнаружили, что отношения ENSO-ISMR демонстрируют отчетливую региональную изменчивость с меняющимися во времени отношениями на севере, центральной и южной Индии. В частности, телекоммуникационная связь демонстрирует растущую связь с северной Индией, уменьшающуюся связь с центральной Индией и постоянную связь с южной Индией. Теплые аномалии ТПО над восточной частью Тихого океана соответствуют общему уменьшению ИСМР, а теплые аномалии ТПО над Индийским океаном соответствуют уменьшению количества осадков над севером и увеличению над югом Индии.В центральном регионе Индии наблюдались наиболее существенные изменения во взаимоотношениях ENSO и ISMR. Это изменение соответствует изменчивости муссонной впадины и впадин, находящихся под сильным влиянием Тихоокеанского десятилетнего колебания и Североатлантического колебания, которые регулируют относительное доминирование двух пространственных мод ISMR. Применяя метод PCA-Biplot, наше исследование подчеркивает значительное влияние различных климатических факторов на два доминирующих пространственных режима ISMR, которые объясняют развивающийся характер отношений ENSO-ISMR.

Ежегодно Индийский субконтинент получает около 78% годового количества осадков в течение сезона юго-западных муссонов с июня по 1 сентября. Межгодовые колебания количества муссонных осадков бабьего лета (ISMR) составляют лишь около 9% от среднего значения, но оказывают значительное социально-экономическое воздействие2,3, особенно на сельскохозяйственный сектор, наличие воды и ВВП страны4,5. В межгодовых масштабах времени на ISMR влияют несколько климатических явлений, связанных между океаном и атмосферой, таких как Южное колебание Эль-Ниньо (ENSO), диполь Индийского океана (IOD), Тихоокеанское десятилетнее колебание (PDO), Атлантическое меридиональное колебание (AMO) и Атлантическое зональное колебание. Режим (АЗМ)6,7,8,9,10,11,12,13,14. ЭНСО, являющийся крупнейшим тропическим модулятором индийского муссона, также является крупнейшим межгодовым климатическим сигналом в тропиках15,16. Изменения в зональной циркуляции Уокера во время Эль-Ниньо вызывают аномальное опускание территории Индии, тем самым подавляя муссонную циркуляцию и последующее сокращение количества осадков на Индийском субконтиненте17,18. Все западные прибрежные пояса, муссонная зона и восточные регионы страдают от засух, связанных с Эль-Ниньо.

В целом на межгодовую изменчивость ISMR7 влияют два основных фактора. Одним из них является внешнее воздействие, возникающее в ответ на изменчивость и изменение климата. Вторая — внутренняя составляющая, обусловленная внутрисезонной деятельностью, проявляющейся через активную и переломную фазы муссона10,19,20. Межгодовая изменчивость ISMR происходит частично из-за внешнего воздействия, а частично из-за внутреннего воздействия21.

ISMR демонстрирует большую пространственную изменчивость с избытком и дефицитом осадков в разных регионах субконтинента. Межгодовая изменчивость ISMR становится более очевидной, если мы рассмотрим пространственную изменчивость количества осадков. Мишра и др.22 определили две основные пространственные закономерности изменчивости ISMR и заметили, что эти два режима ISMR в основном связаны с ЭНЮК и силой полупостоянного муссонного минимума соответственно. Они отмечают, что известность муссонной впадины тесно связана с частотой муссонных депрессий, образующихся над Бенгальским заливом. Примечательно, что вторая модель ISMR имеет тенденцию к снижению на протяжении последнего столетия (1901–2018 гг.) из-за ослабления муссонной циркуляции и уменьшения количества муссонных депрессий23,24,25,26,27. В результате происходит сокращение количества осадков в основных муссонных районах центрально-восточной Индии и западного побережья Индии23,24. Однако их исследование не изучает, как эта изменчивость и связанные с ней телекоммуникационные связи проявляются на региональном уровне, в разных частях страны в разные периоды времени. Сила муссонной впадины и частота депрессий также связаны с условиями температуры поверхности моря (ТПМ) после ЭНЮК. Чоудари и др.28 обнаружили, что явления Эль-Ниньо приводят к потеплению северной части Индийского океана в течение последующего лета. Это потепление в первую очередь обусловлено взаимодействием воздуха и моря, происходящим в тропической части Индийского океана. Хотя эти исследования помогают получить общее представление о взаимосвязи ENSO и ISMR, региональная изменчивость и ее долгосрочные изменения менее изучены29,30,31,32. Поскольку влияние ENSO неодинаково для разных регионов страны, понимание региональной взаимосвязи ENSO и ISMR важно также для выявления и улучшения навыков прогнозирования муссонов.