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《自然》刊發海洋高等研究院最新研究成果

來源:中國海洋大學 2019-12-18 17:45:21
內容摘要: 太平洋年代際振蕩是北太平洋年代際變率的主模態,其正(負)位相表現為北太平洋海盆西部和中部海表面溫度異常變冷(暖),而北美西部沿岸海域異常變暖(冷)的“馬蹄型”空間模態。

2019年12月16日,國際頂級學術期刊Nature(《自然》)子刊Nature Climate Change(《自然氣候變化》)在線發表了題為“The Pacific Decadal Oscillation less predictable under greenhouse warming”(《溫室氣體增暖背景下北太平洋年代際振蕩可預測性減弱》)的最新研究成果。該工作由海洋高等研究院(以下簡稱“高研院”)青年學者李姝珺博士為第一作者,高研院主任吳立新院士和蔡文炬教授為聯合通訊作者的科研團隊共同完成。

  太平洋年代際振蕩(Pacific Decadal Oscillation,以下簡稱“PDO”)是北太平洋年代際變率的主模態,其正(負)位相表現為北太平洋海盆西部和中部海表面溫度異常變冷(暖),而北美西部沿岸海域異常變暖(冷)的“馬蹄型”空間模態(如圖1)。自1900年以來,PDO已發生多次位相轉變,并且對其毗鄰區域乃至全球范圍的氣候,生態環境和農業等產生深遠影響。例如,PDO可通過調制東亞大氣環流,影響中國不同區域的降水,誘發洪澇災害等極端氣候事件。然而,全球變暖背景下,PDO的可預測性會發生怎樣的變化及相關機制尚不清晰,是目前國際上氣候年際至年代際尺度預測的熱點問題之一,對國家決策部門制定相關氣候應對政策具有重要指導作用。

圖1:PDO模態正位相示意圖(數據來源:HadISST v1.1)

  本研究利用多組觀測資料和CMIP5海氣耦合多模式數據,結合北太平洋海氣耦合理論模型,發現全球變暖將導致PDO可預測性減弱,且具有模式間一致性(如圖2)。其機制是伴隨著全球變暖,上層海洋層結的加強誘發海洋斜壓羅斯貝波傳播加快,導致PDO年代際周期縮短,且海表面溫度信號強度的減弱,從而使得PDO更難被探測。該研究的發現意味著未來全球變暖幅度的增大將會使得PDO的預測面臨更嚴峻的挑戰,嚴重限制人類預測未來極端氣候的能力。

圖2:不同幅度增暖背景對PDO可預測時間(a)和振幅(b)的影響及其與上層海洋層結變化的關系

  由吳立新院士領銜的科研團隊,長期致力于海洋動力過程與氣候變化預測領域的研究。此次成果圍繞“一個可預測的海洋”,首次揭示了北太平洋年代際變率可預測性對全球變暖的響應,彰顯出高研院在海-氣相互作用及年代際尺度預測領域的全球引領作用。

  論文引用:S. -J, Li, L. -X, Wu*, Y. Yang, T. Geng, W. -J. Cai*, B. -L. Gan, Z. -H, Chen, Z. Jing, G. -J. Wang and X. -H. Ma, 2019: The Pacific Decadal Oscillation less predictable under greenhouse warming. Nature Climate Change, doi:10.1038/s41558-019-0663-x

  全文鏈接:The Pacific Decadal Oscillation less predictable under greenhouse warming(《溫室氣體增暖背景下北太平洋年代際振蕩可預測性減弱》)


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