海洋所研究揭示南大洋上層熱含量年代際變率物理機(jī)制
近日,中國科學(xué)院海洋研究所王凡團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國國家大氣研究中心、中國科學(xué)院大氣物理研究所、麻省理工學(xué)院和復(fù)旦大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在JCR一區(qū)Journal of Climate發(fā)表了最新研究成果,揭示了南大洋上層水體熱含量年代際變率顯著的緯向不對稱性,而太平洋年代際振蕩(IPO)是該不對稱變率的主要驅(qū)動(dòng)力。該項(xiàng)研究通過分析觀測數(shù)據(jù)和氣候模型模擬,深入探討了南大洋在幾十年尺度上的熱量變化特征及其主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制,為理解南大洋熱量儲(chǔ)存的時(shí)間和空間變化提供了新的視角,為未來氣候預(yù)測研究提供了參考價(jià)值。
南大洋是人為熱量的主要匯集地之一,自20世紀(jì)中期以來表現(xiàn)出緯向準(zhǔn)對稱的深層變暖。相比之下,南大洋短期的熱量儲(chǔ)存模式更為復(fù)雜,并對區(qū)域氣候和海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了顯著影響。該研究發(fā)現(xiàn),南大洋的熱量儲(chǔ)存表現(xiàn)出顯著的十年尺度變率,尤其在太平洋和大西洋-印度洋扇區(qū)呈現(xiàn)出相反的變化。太平洋扇區(qū)的熱量變化幅度更大,主導(dǎo)了整個(gè)南大洋的熱量儲(chǔ)存變化。這些不對稱變化主要是由風(fēng)驅(qū)動(dòng)的熱量再分配引起,而不是通過表面熱通量的熱吸收作用。太平洋扇區(qū)變暖主要來自反氣旋風(fēng)異常引起的暖水匯聚,而大西洋-印度洋區(qū)變冷則由于氣旋風(fēng)異常引起的輻散冷卻。CESM1集合大數(shù)據(jù)結(jié)果顯示,風(fēng)的變化主要來源于熱帶太平洋的自然變率,太平洋起搏器試驗(yàn)證明IPO是最主要的驅(qū)動(dòng)力。正位相的IPO通過大氣遙相關(guān)引發(fā)太平洋扇區(qū)較高的海平面氣壓和反氣旋風(fēng)異常,從而引起0-700米深度的水體變暖。此研究有助于深入理解南大洋熱量儲(chǔ)存的時(shí)空變化特征,并對未來的氣候預(yù)測具有重要意義。

IAP觀測與CESM1太平洋起搏器試驗(yàn)(POGA – LEM)中IPO導(dǎo)致的南大洋熱量變化
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所宋元元博士,通訊作者為李元龍研究員,合作者包括美國國家大氣研究中心胡愛學(xué)教授,中國科學(xué)院大氣物理研究所成里京研究員,麻省理工學(xué)院Ga?l Forget博士,復(fù)旦大學(xué)陳曉丹博士,中國科學(xué)院海洋研究所段靜博士以及王凡研究員。研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)等項(xiàng)目資助。
論文信息:
Song, Y., Li, Y., Hu, A., Cheng, L., Forget, G., Chen, X., Duan, J., & Wang, F. (2024). Decadal Thermal Variability of the Upper Southern Ocean: Zonal Asymmetry. Journal of Climate, 37(11), 3117-3129. DOI: 10.1175/JCLI-D-23-0649.1
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