北极快速变化及其导致的格陵兰冰盖消融对海平面的影响是全球关注的热点问题。格陵兰冰盖自20世纪90年代以来一直处于物质损失状态，表面物质平衡的变化主导了格陵兰冰盖的物质损失。降水是格陵兰冰盖物质平衡的主要正向贡献者，因此，准确量化当前和预估降水变化对于估算格陵兰冰盖物质平衡变化至关重要。区域气候模式和机载雷达观测表明，格陵兰冰盖降水保持相对恒定，在部分内陆地区可能略有增加。未来持续变暖背景下，随之而来的是格陵兰冰盖表面消融和径流的增加，预计将导致持续的物质损失，但未来降水增加的潜在缓解作用仍难以确定。中国气象科学研究院丁明虎研究员课题组近年来针对该问题开展系统研究，已先后在Journal of Climate和Global and Planetary Change发表论文，厘清了格陵兰区域气候时空变化和未来演变。

      近日，课题组又在npj Climate and Atmospheric Science上发表最新研究结果，利用CMIP5和CMIP6的多模式集合，通过奇异值分解（SVD）和大气活动中心（COA）研究分析，发现在SSP5‐8.5情景下，到本世纪末冰岛低压（IL）有显著的向东北移动，导致未来降水减少的模态从北大西洋延伸到格陵兰东南部边缘，这意味着冰岛低压的位置变化将对未来格陵兰东南部的降水产生显著影响。本项研究有助于进一步改进未来格陵兰冰盖表面物质平衡预估结果。

      CMIP5和CMIP6的多模式集合平均得到的格陵兰预估降水变化特征（2071-2100, P2；1951-1980, P1）发现，从低排放到高排放情景，格陵兰降水变化的空间格局保持一致，格陵兰南部增加最大，内陆增加最小（图1）。与1951-1980相比，2071-2100阶段显示北大西洋降水减少，在CMIP6集合平均中得到了更好的体现。本世纪末北大西洋降水的减少模态在CMIP5或CMIP6集合平均中都没有到达格陵兰冰盖内部，总体平均值显示降水减少从海洋延伸到格陵兰东南部边缘。

图1. CMIP5和CMIP6模式集合平均降水空间变化 （2071-2100 －1951-1980），CMIP5（a RCP2.6、b RCP4.5和c RCP8.5）和CMIP6（d SSP1-2.6、e SSP2-4.5和f SSP5-8.5）在三种情景下的模式集合平均变化，黑点表示信度超过95%的显著性区域

      CMIP5和CMIP6集合平均的环流变化模态相似，在格陵兰地区以西部和东部两个正异常，冰岛及其周边地区为中心的负异常为特征，在欧亚地区Z500正异常最大，CMIP5和CMIP6平均分别增加了22 gpm和24 gpm（图2）。

图2.  SSP5‐8.5情景下CMIP5和CMIP6模式集合平均500 hPa位势高度的变化 （2071-2100－1951-1980），实线为2071~2100年500 hPa位势高度 

      从39个CMIP6模式在SSP5-8.5情景下冰岛低压和亚速尔高压的位置变化看（图3），两个气压系统表现出显著的向东北移动，导致格陵兰东南部未来降水减少的模态从北大西洋延伸到格陵兰东南部边缘。当冰岛低压位于较远的西部时，来自海洋的东南风向格陵兰东南部及周边地区输送潮湿气流，降水增加；而冰岛低压位于更远的东部时，格陵兰东南部则经历相对干燥得变化。先前的研究也表明，风暴轴的北移对格陵兰东南沿海有降水减少的影响，西南沿海和东部地区的降水增加。

图3. 39个CMIP6模式SSP5-85情景下IL和AH位置指数包括(a)经度和(b)纬度，阴影区域表示模型的不确定性。CMIP6模式在SSP5-85条件下(c)1951-1980，(d) 2071-2100年的平均SLP (hPa)

      上述研究成果近期发表于期刊《npj Climate and Atmospheric Science》，论文第一作者为山东师范大学怀保娟副教授，通讯作者中国气象科学研究院丁明虎研究员，合作者包括荷兰乌特勒支大学Michiel R. van den Broeke 和Carleen H. Reijmer教授，比利时烈日大学Brice Noël助教，山东师范大学孙维君和王叶堂教授。该研究得到了国家自然科学基金，荷兰地球系统科学中心和PROTECT项目，欧盟“地平线2020”研究与创新计划，山东省泰山学者奖励计划和山东省优秀青年基金项目的共同资助。

引文信息

Baojuan Huai, Minghu Ding, Michiel R. van den Broeke, Carleen H. Reijmer, Brice Noël ,Weijun Sun, Yetang Wang.2024.Future large-scale atmospheric circulation changes and Greenland precipitation.npj climate and atmospheric science, https://doi.org/10.1038/s41612-025-00899-z.

Qinglin Zhang, Baojuan Huai, Michiel van Den Broeke, John Cappelen, Minghu Ding, Yetang Wang and Weijun Sun. Temporal and Spatial Variability in Contemporary Greenland Warming (1958–2020). Journal of Climate, 2022, 35(9), 2755-2767.

Qinglin Zhang, Baojuan Huai, Minghu Ding, Weijun Sun, Weigang Liu, Jinpei Yan, Shuhui Zhao, Yetang Wang, Yuzhe Wang, Lei Wang, Jiahang Che, Jiahui Dou, Limin Kang. Projections of Greenland climate change from CMIP5 and CMIP6. Global and Planetary Change, 2023

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41612-025-00899-z

封面图片来源：https://earthobservatory.nasa.gov/

作者：丁明虎    

审核：丁明虎，闫丽华