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科大研究警告气候骤变2064年起危及全球稳定

突破性研究揭示:粮食、水、能源系统现连锁危机

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科大土木及环境工程学系陆萌茜教授(左)及博士后研究员郑达勋博士(右)的研究揭示,在未来全球温室气体排放持续高企情况下,夏季大气环流的模态将经历剧烈变化,触发更多的季节内降水骤变。

科大土木及环境工程学系陆萌茜教授(左)及博士后研究员郑达勋博士(右)的研究揭示,在未来全球温室气体排放持续高企情况下,夏季大气环流的模态将经历剧烈变化,触发更多的季节内降水骤变。 

在未来持续高排放情况下,北半球夏季次季节振盪(BSISO)的东扩模态的相速度将加倍,且向东扩张显着。

在未来持续高排放情况下,北半球夏季次季节振盪(BSISO)的东扩模态的相速度将加倍,且向东扩张显着。

未来由涝到旱以及由旱到涝的极端事件变化与BSISO三种模态的关係。

未来由涝到旱以及由旱到涝的极端事件变化与BSISO三种模态的关係。

由香港科技大学(科大)带领的国际科研团队发表重要气候研究,预警在全球温室气体排放持续高企的情况下,北半球夏季季候风地区将从2064年起经历极端天气事件。亚洲及更广泛的热带地区将出现频繁的「降水骤变」(precipitation whiplash)极端天气现象,即每隔30至90天,极端暴雨及乾旱便会交替出现,进而引发气候突变,对粮食生产、水资源管理及洁淨能源供应造成灾难性影响。

这项突破性研究以《未来北半球夏季季节内振盪现象将加剧全球次季节气候骤变》为题,已于权威期刊《科学进展》上发表,由科大潘乐陶气候变化与可持续发展研究中心主任、土木及环境工程学系副教授陆萌茜教授土木及环境工程学系博士后研究员郑达勋博士领导,合作团队包括夏威夷大学、中山大学及南京信息工程大学的科研人员。

该研究基于第六阶段耦合模式比较计划(CMIP6)的28个全球气候模式,运用前沿全球气候模型对北半球夏季季节内振盪现象(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation,BSISO)的变化规律进行预测。BSISO作为主导夏季热带地区30至90天尺度上最主要的季节内变率模态,由此形成的降水增加及抑制交替带对亚洲夏季季候风区域产生重要影响。通过採用非监督式集群分析K平均演算法(K-means Clustering)去处理大规模数据集,研究成功划分出三种BSISO传播模式,包括经典的东北向、北极向及东方向移动模式。

解码气候变化的深层机制

研究揭示,两种BSISO模式,即经典的东北向移动模式与北极向移动模式将会增强,导致南亚和东南亚地区出现更极端的降雨和乾旱情况。尤其重要的是,研究发现东方向移动模式BSISO的急剧加速和扩张是最关键的发现。研究第一作者郑达勋博士指出:「在未来高温室气体排放持续情况(SSP5-8.5)下,该振盪雨带向东扩展的传播速度预料在本世纪末翻倍。同时,该雨带也将向东扩展约30度经度,令原本通常在海洋大陆(Maritime Continent)消散的降水骤变现象未来将深入影响至西太平洋区域。」

除亚洲地区受影响外,研究更指出下列风险正进一步深化:

北极圈降水振盪:BSISO透过大气遥相关作用,引致北极圈包括格陵兰和北俄罗斯的降水骤变。

撒哈拉沙尘不稳定:在中非及北非地区降水骤变的情况增加,可能改变撒哈拉沙漠的沙尘排放模式,进一步影响大西洋热上的热带气旋形成。

急需提升气候认知

研究共同作者陆萌茜教授进一步阐释降水骤变将对粮食生产、水资源管理等领域的威胁:「旱涝急转的情况尤其具有破坏性,证据表明,这类事件造成全球稻米减产的风险比涝旱转换情况高出43%。因此我们预测,随着BSISO模式演变,亚非耕地旱涝急转事件的预计增长将严重威胁未来全球粮食安全。」

陆教授进一步强调:「当前亟需投入资源并提升季节内至季节(S2S)时间范围内的预报能力,以应对日益严峻的气候挑战。核心工作应聚焦:加强城市基础设施以抵禦气候冲击,确保水、能源、粮食和经济系统的可持续性,以及增强对气候变化引发的新型传染病爆发的预警能力等。这些举措将为政府与企业,在长远规划和政策制定中作出更具前瞻性的决策。」

此项研究为科大主导的「推动自然和人爲环境可持续性的无缝预测与服务计划」(SEPRESS)。该全球跨学科「科研-业务转化」计划,近期已获联合国教科文组织(UNESCO)国际可持续科学十年项目支持。
 

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