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 Intertropical Convergence Zone) 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 [2,3]，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 [4]，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 [5,6]。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 [7]，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 [8]。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。
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Reference
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[1] 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.
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[2] Broccoli A J, Dahl K A, Stouffer R J. Response of the ITCZ to Northern Hemisphere cooling[J]. Geophysical Research Letters, 2006, 331).
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[3] Schneider T, Bischoff T, Haug G H. Migrations and dynamics of the intertropical convergence zone[J]. Nature, 2014, 5137516): 45-53.
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[4] 汪品先.全球季风的地质演变 [J].科学通报，2009,54 05):535-556.
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[5] Chiang J C H. The tropics in paleoclimate[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2009, 37: 263-297.
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[6] 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, 112): 143-151.
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[7] 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, 61): 10018.
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[8] 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, 4921): e2022GL100039.
本文来自微信公众号：石头科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：知行