海洋所研究揭示南大洋上層熱含量年代際變率物理機制
近日,中國科學院海洋研究所王凡團隊聯合美國國家大氣研究中心、中國科學院大氣物理研究所、麻省理工學院和復旦大學的科研團隊在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動力。該項研究通過分析觀測數據和氣候模型模擬,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動機制,為理解南大洋熱量儲存的時間和空間變化提供了新的視角,為未來氣候預測研究提供了參考價值。
南大洋是人為熱量的主要匯集地之一,自20世紀中期以來表現出緯向準對稱的深層變暖。相比之下,南大洋短期的熱量儲存模式更為復雜,并對區(qū)域氣候和海洋生態(tài)系統產生了顯著影響。該研究發(fā)現,南大洋的熱量儲存表現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)呈現出相反的變化。太平洋扇區(qū)的熱量變化幅度更大,主導了整個南大洋的熱量儲存變化。這些不對稱變化主要是由風驅動的熱量再分配引起,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)變冷則由于氣旋風異常引起的輻散冷卻。CESM1集合大數據結果顯示,風的變化主要來源于熱帶太平洋的自然變率,太平洋起搏器試驗證明IPO是最主要的驅動力。正位相的IPO通過大氣遙相關引發(fā)太平洋扇區(qū)較高的海平面氣壓和反氣旋風異常,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存的時空變化特征,并對未來的氣候預測具有重要意義。

IAP觀測與CESM1太平洋起搏器試驗(POGA – LEM)中IPO導致的南大洋熱量變化
論文第一作者為中國科學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教授,中國科學院大氣物理研究所成里京研究員,麻省理工學院Ga?l Forget博士,復旦大學陳曉丹博士,中國科學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基金、中國科學院先導專項等項目資助。
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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