众所周知,歌手萧敬腾人送外号“雨神”,有人曾统计了他 2012 年 1 月到 2013 年 7 月的演唱会行程记录,出行 43 天,就有 26 天下雨,雨天占比超过 60%,“雨神”的名号绝对是名副其实。国家气象局竟在微博上公开关注了萧敬腾,官方整活。最为“致命”。
不过,“雨神”始终还是一个调侃之词,有专家认真分析后称:与其说是“萧天王”招雨,倒不如说他格外“贪恋”那些多雨的城市、多雨的日子 —— 他几乎每次都是赶上当地多雨的时节开办演唱会。
讲到这里,或许你会好奇,为什么有的地方降水多,有的地方降水少,有的地方夏季降水多,有的地方冬季降水多?
那么,接下来就让我带你了解自然界真正的“雨神”——itcz。
01、什么是 itcz?
itcz 即热带辐合带 / 赤道辐合带。辐合带,主要指的是风场的辐合,如北风遇上南风,东风遇上西风,这样不同风向的气流向同一个地区流动,就形成了气流 / 风场的辐合。因此,赤道辐合带,顾名思义就是风在赤道附近发生了辐合。具体来说,在南北半球两个副热带高压之间,从副热带高压带吹向赤道低压带的风(即南北信风气流)通常会在海表温度最高处(即气压最低处)辐合,形成热带辐合带。
当赤道附近的信风边界层风场发生辐合时,潮湿空气对流上升,形成积雨云。在一定的条件下,这些积雨云组成对流云团,形成大范围的上升运动,就会带来比较明显的降雨天气。
作为地球上最大、最重要的降雨带,itcz 的移动控制着热带雨季的开始和持续时间,这直接影响中国、印度和澳大利亚等国家地区的季风降雨和天气变化。当 itcz 在不同季节所处的南北半球位置有持续性的细微变化,很可能造成毁灭性的自然与文明大灾难。历史上约公元 9-10 世纪的玛雅文明,就很有可能是因为 itcz 南移,造成中美洲长期干旱而崩解;中国许多朝代的兴衰更替也可能与 itcz 的南北迁移有关。
那么,itcz 的位置变化是怎么影响降水的呢?
02、itcz 与降水
itcz 几乎环绕地球一周,就像是系在地球上的一条腰带,但这条“腰带”的位置并不是一成不变的。随着地球公转,太阳直射纬度发生季节性变化,南北半球的温度也会有所差异。itcz 的年平均位置会根据北半球和南半球之间的温度对比而发生改变,通常向变暖的半球方向移动 ,造成了 itcz 的季节性迁移。例如,在太平洋东部,夏季 itcz 移动到了北半球,冬季停留在南半球,就像是夏天的时候“腰带”被提到胸前,冬天时又滑到膝盖。
itcz 的季节性位移形成了我们熟知的季风 ,季风环流包括了夏季风和冬季风,对降水的影响主要决定于风所带来的水汽。夏季风(东亚的东南季风、南亚的西南季风)由海洋吹向大陆,水汽充足,容易凝结,形成降水。分布在大陆东岸的季风气候夏季的特点就是高温多雨。冬季风(东亚的西北季风、南亚的东北季风)由大陆吹向海洋,水汽少,不易凝结降水,干燥少雨。
我国就处于最典型的季风区之一,夏季受来自海洋的东南季风控制,冬季受来自西伯利亚-蒙古一带的西北季风控制。中低纬度季风降水和信风强度的时空分布随着 itcz 位置的迁移而变化,以响应太阳辐射的季节性和长期变化 。我国降水的季节变化特征是:降水集中于夏季,冬季降水比较少。我国东部地区的降水,主要受夏季风控制,夏季风从海洋上带来丰富的水汽,登陆以后形成丰富的降水。冬季我国受冬季风控制,冬季风来自较高纬度的大陆,水汽比较少,不容易形成降水,因此我国降水夏季多冬季比较少。
03、itcz 与古气候
itcz 是全球大气环流的关键组成部分,控制着高低纬间降雨分配,影响全球近一半人口的生活。因此,解析地质历史时期 itcz 的移动规律及影响因素,对于预测未来气候具有重要价值。
科学家们利用位于西太平洋暖池的巴布亚新几内亚东缘、近岸 1660 米的深海底所获得的海洋沉积物岩芯的地球化学记录,重建了 28 万年以来西太平洋低纬度降雨带的迁移历史 ,发现其变化受到地球围绕太阳的轨道周期控制,同时受到欧亚大陆的西伯利亚高压影响;并指出同属于东亚-澳大利亚季风系统的南澳大利亚夏季风,竟更受到地球自转轴倾角影响,呈现显著的四万一千年(倾角)周期的律动。(不了解这个概念的同学可以翻看前前前几次的推文:玩陀螺吗?地球那么大的哦)
当地球自转轴倾斜角度较大时,冬季的北半球高纬地区吸收到的日照总量非常少,欧亚大陆的西伯利亚高压会增强东亚冬季风强度,冬季风一路南下,穿过赤道,携带充沛水气,将西太平洋低纬降雨带推向更南方,为北澳大利亚带来甘霖。相反,澳大利亚面积远小于欧亚大陆,且地处中纬度,所以影响高纬地区的“倾角”轨道力,很难透过澳大利亚冬季风来影响东亚夏季风变化。
有研究对印太暖池西南边缘钻孔中浮游有孔虫进行 δ18o 和 mg / ca 比值分析,重建了过去 41 万年热带辐合带南缘的降雨记录 。与基于中国黄土重建的热带辐合带北缘降雨记录进行对比显示,itcz 的南、北缘降雨在轨道倾角周期上呈反相位变化,表明过去 41 万年 itcz 的纬向迁移受地球倾角支配。高的倾角加强了阿古勒斯海流和暖水团向北输送,促进 amoc 的加强,从而导致 itcz 向北迁移。
篇幅有限,对 itcz 的介绍点到为止。事实上,itcz 在全球气候机制中扮演着非常重要的角色,科学家也在加大对其研究的力度。我相信终有一天,这位自然界的“雨神”会在我们面前揭下它的神秘面纱。
reference
安芷生,吴国雄,李建平,孙有斌,刘屹岷,周卫健,蔡演军,段安民,李力,毛江玉,程海,石正国,谭亮成,晏宏,敖红,常宏,冯娟.全球季风动力学与气候变化 (j).地球环境学报,2015,6 (06):341-381.
broccoli a j, dahl k a, stouffer r j. response of the itcz to northern hemisphere cooling(j). geophysical research letters, 2006, 33(1).
schneider t, bischoff t, haug g h. migrations and dynamics of the intertropical convergence zone(j). nature, 2014, 513(7516): 45-53.
汪品先.全球季风的地质演变 (j).科学通报,2009,54 (05):535-556.
chiang j c h. the tropics in paleoclimate(j). annual review of earth and planetary sciences, 2009, 37: 263-297.
mamalakis a, randerson j t, yu j y, et al. zonally contrasting shifts of the tropical rain belt in response to climate change(j). nature climate change, 2021, 11(2): 143-151.
liu y, lo l, shi z, et al. obliquity pacing of the western pacific intertropical convergence zone over the past 282,000 years(j). nature communications, 2015, 6(1): 10018.
zhang p, xu j, holbourn a, et al. obliquity induced latitudinal migration of the intertropical convergence zone during the past? 410 kyr(j). geophysical research letters, 2022, 49(21): e2022gl100039.
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