Использование ископаемого топлива приводит к выбросу большого количества углекислого газа (CO2), который является одним из основных парниковых газов, ответственных за глобальное потепление. Изменения климата при увеличении радиационного воздействия CO2 (так называемое "увеличение выбросов CO2") широко прогнозировались с использованием численных экспериментов. Что касается углеродно-нейтрального мира, то все больше исследований начали фокусироваться на региональных климатических реакциях при снижении воздействия CO2 с высокой концентрации CO2 до доиндустриального уровня (так называемое "снижение выбросов CO2").

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Bulletin, показывает, что изменения в тропических осадках — одном из наиболее важных показателей глобального изменения климата — асимметричны при одном и том же уровне потепления (например, 2 ° C) во время увеличения и уменьшения выбросов CO2. Пространственная изменчивость изменения тропических осадков сильнее во время снижения выбросов CO2, чем при увеличении, увеличиваясь над экваториальной частью Тихого океана с расширением на юг, но уменьшаясь над тихоокеанской зоной межтропической конвергенции и Южно-тихоокеанской зоной конвергенции. Это исследование основано на идеализированном сценарии увеличения / уменьшения выбросов CO2, в котором CO2 непрерывно увеличивается на 1% в год-1 от доиндустриального уровня до четырехкратного уровня во время увеличения, за которым следует снижение с той же скоростью на 1% в год-1 до достичь доиндустриального уровня.

Используя метод декомпозиции бюджета влажности, исследователи демонстрируют, что это асимметричное изменение тропических осадков в основном связано с изменением тропической циркуляции, которое также тесно связано с изменением локальной температуры поверхности моря (SST).

"Многовременные процессы могут быть запутаны во время сценария увеличения / уменьшения выбросов CO2, формируя сложную изменяющуюся во времени картину изменений тропических осадков", - объясняет автор-корреспондент, доктор Пин Хуан, профессор Института физики атмосферы Китайской академии наук. "Эти зависящие от времени ответы SST в течение двух периодов представляют собой гибрид ответов в разных временных масштабах".

Исследователи применяют метод декомпозиции по шкале времени к климатической реакции (разработанный в предыдущих исследованиях для понимания запутанной эволюции реакций в разных временных масштабах), чтобы разделить влияние реакций SST в разных временных масштабах на изменение тропических осадков. Быстрое реагирование на SST и медленное, основанное на процессах в разных временных масштабах, определяются для оценки с точки зрения их изменяющегося во времени вклада и воздействия в рамках сценария увеличения/уменьшения выбросов CO2.

Результаты показывают, что влияние быстрого реагирования на SST на изменение тропических осадков намного слабее, чем влияние медленного реагирования на SST во время снижения выбросов CO2, и его вклад также намного меньше. Медленная реакция SST может вызвать более сильное изменение тропических осадков из-за потепления, подобного Эль-Ниньо, над экваториальной восточной частью Тихого океана. Более сильное подземное потепление в период снижения выбросов CO2 подавляет эффект динамического термостата океана, что приводит к потеплению, подобному Эль-Ниньо.

"Наши результаты показывают, что возвращение глобального среднего повышения температуры ниже определенной цели, такой как 2 ° C, путем удаления CO2, может не привести к восстановлению распределения тропической конвекции, что может иметь разрушительные последствия для климата во всем мире", - заключает первый автор, доктор Шицзе Чжоу, постдокторант Института Физика атмосферы, Китайская академия наук.