在北极海冰持续减少的背景下，东亚秋季呈现出气温偏暖、降水增多的气候特征，反映出东亚夏季风结束延迟的现象。其成因对于探讨热带–热带外以及热带–北极之间的相互作用具有重要科学意义。实验室跨时空尺度气候变异机理团队张杰教授指导的硕士生多奕霖，结合统计诊断与PAMIP多模式集合平均方法，针对东亚南端中南半岛的季风结束时间与秋季降水，系统分析了季风撤退及降水变化特征，以及其受北极海冰减少影响的物理机制和传播路径。相关成果发表于国际期刊《npj Climate and Atmospheric Science》，主要结论如下：

1. 中南半岛季风撤退和秋季降水特征

基于多源再分析资料和观测降水数据的分析结果表明，中南半岛（ICP；90–110°E，10–28°N）秋季平均降水偏多，月均降水量超过110 mm（图1a-b）。对比四套降水资料发现，ERA5、JRA55和CRU的表现较为一致。进一步研究显示，2005年前后亚洲热带季风撤退时间出现了约10天的年代际延迟，并伴随降水显著增加（图1c-d）。降水指数与季风撤退指数的相关系数达到0.42（p<0.01），二者在2005年前后变化一致，表明亚洲季风存在撤退延迟现象，而这正是导致ICP秋季降水偏多的重要原因之一。

图1. ICP秋季降水特征及其与季风撤退指数的关系。(a) 地形（阴影，m）；(b) 1980–2023年秋季平均降水（阴影，mm/月）；(c) ICP降水指数（PI，实线，mm/月）及其趋势（虚线），不同资料对比；(d) 季风撤退指数（MDI，青色，天）、趋势（虚线）及均值（红、蓝线）。红框为ICP区域（90–110°E，10–28°N）。

2. 北极海冰与季风撤退和秋季降水的关系

分析发现，8月北冰洋（85–90°N，180–60°E）的海冰浓度与中南半岛秋季降水呈显著负相关。据此选取该区域平均海冰浓度作为海冰指数（SICI；图2a）。滑动相关结果显示，2005–2023年间海冰与秋季降水在四套资料中均达到95%显著性水平。进一步研究发现，SICI与季风撤退指数（MDI）之间也存在显著负相关关系（图2b）。回归分析结果表明（图2c-d），海冰减少有助于中南半岛中东部和西北部降水增加，而季风撤退延迟则有助于中东部和北部降水增加。这表明，自2005年以后，8月北极海冰的减少与ICP秋季降水的增强密切相关，其影响可能通过推迟季风撤退过程实现。

图2. ICP秋季降水与北极海冰及季风撤退的关系。(a) 2005–2023年8月海冰浓度异常与秋季PI的回归；(b) 海冰指数（SICI）与PI、MDI的11年滑动相关；(c–d) 秋季降水距平（mm/天）分别对SICI（提前1年）和MDI的回归。红框和蓝框分别表示关键海冰区和ICP降水区。虚线区（a, c, d）和圆圈（b）为90%置信水平显著。

3. 海冰影响季风撤退和降水的可能机制

基于海冰指数的回归分析发现，8月北极海冰减少降低了地表反照率，从而促使秋季北极显著升温，80°N附近形成“上冷下暖”的层结结构。在中纬度北大西洋，下沉运动增强，加强了异常高压系统的维持。入秋后，极涡减弱并南移，原本的NAO正位相被削弱，其与海温异常的相互作用共同激发Rossby波列，形成“+、−、+”型高度场异常。该波列加强了亚洲反气旋并推动南亚高压北移，引发高空辐散、对流层上升并释放潜热，强化了亚洲–印度洋之间的热力差异。受此影响，副热带急流和西太平洋副高北移，从而有助于维持夏季风环流并导致季风撤退延迟。低层环流则将印度洋–南海–西太平洋的水汽输送至中南半岛，形成辐合上升运动，进一步增强季风降水（图3）。总体上，北极海冰减少通过波列及热力–动力过程的耦合作用，推迟了ICP季风撤退并增强了秋季降水。

图3. 北极海冰对ICP秋季降水及环流的影响。(a) 200 hPa波作用通量与位势高度回归；(b) 500–200 hPa温度距平；(c) SICI与NAT、u200pc1、SLC、SH_N、SH_wy、MDI和PI的相关系数热图；(d) 200 hPa纬向风；(e) 500 hPa和(f) 850 hPa风场与位势高度；(g) 整层水汽通量及其散度。红线示气候态SAH与WPSH，深蓝框示Rossby波源区，浅蓝框示ICP降水区。星号表示显著性水平，虚线区和黑箭头为90%显著。

4. 不同气候背景下海冰影响季风撤退及降水的机制

进一步利用PAMIP试验，研究了现代相较于工业化前、以及未来相较于现代的两种北极海冰减少模拟，分析其对ICP季风和降水的影响机制（图4-5）。结果表明，北极海冰减少会导致北极秋季显著升温，并激发北大西洋–欧亚“+、−、+”型波列。这一波列推动南亚高压北移，同时增强了偏北的副热带西风急流，从而使西太平洋副高和热带季风环流偏北。海-陆热力差异进一步增强了季风环流对ICP的作用，同时促进水汽辐合上升，增强ICP秋季降水。两个试验的结果与再分析资料基本一致，其中未来相较于现代的海冰试验表现出更强的升温和环流异常（图略）。相关物理过程示意如图5。此外，海冰与季风撤退及降水关系在2005年前后出现年代际转折，其具体原因仍需进一步研究。

图4. ARC2环流与降水异常。(a) 北极2米气温；(b) 200 hPa风场与位势高度；(c) 200 hPa纬向风；(d) 500–200 hPa平均气温；(e) 500 hPa风场与位势高度；(f) 降水与850 hPa风场。红线分别表示气候态的SAH、EASJ和WPSH，黑点为90%置信度显著区。

图5. ICP季风环流及降水对北极海冰减少的响应机制。

论文信息：

Duo, Y. ,Zhang J. 2025. Arctic ice loss delaying monsoon retreat over the Indochina Peninsula. npj Climate and Atmospheric Science. https://doi.org/10.1038/s41612-025-01241-3.