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极地气候影响热带地区的信风强度

 

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  20201120日,《科学进展》(Science Advances)期刊发表了一项由韩国蔚山国家科学研究院(UNIST)、斯克利普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)和夏威夷大学马诺阿分校(University of Hawaii at Manoa)等机构的研究人员共同完成的新研究,利用气候模型的层级结构,证明极地气候变化的物理路径可以影响热带信风的强度。 

  沃克环流(Walker Circulation)是热带气候系统的关键要素,大气在西太平洋赤道处上升,在东太平洋赤道处下沉。沃克环流的变化及其引发的热带大气变暖纬向变化对高纬度地区产生了深远的全球性影响。然而,反过来,高纬度地区与沃克环流的遥相关性还未被充分了解。在该研究中,研究人员通过利用气候模型的层级结构揭示了这种遥相关性在气候系统不同环节的动力学路径。在具有海洋环流调节的完全耦合系统中,在南北任一半球热带以外地区辐射降温的情况下,沃克环流的强度均有所加强,这与东太平洋赤道处较冷的地下水上涌有关。相比之下,在没有海洋环流调节的情况下,由于受北移的热带辐合带阻碍作用和短波云辐射作用影响,沃克环流对半球的活动非常敏感。该研究表明,热带地区以外的能量偏差可能导致热带气候模式发生明显变化。在加入了海洋、大气、陆地和海冰的复杂模型中,南北半球的异常降温都会导致热带信风增强。 

  此外,沃克环流的强度与途经Bjerknes反馈机制的赤道太平洋海洋表面温度的东西对比紧密相关。尽管之前的研究提出了热带海洋与??大气之间的相互作用,但最近的研究表明热带以外的地区对赤道太平洋地区海洋表面温度和沃克环流有一定影响。例如,南大洋(50°S~80°S)的辐射升温削弱了赤道太平洋处的海洋表面温度纬向梯度,而30°S~60°S的辐射降温则加强了这一梯度。另外,在20世纪,气溶胶作用下海洋表面温度响应的主要空间分布在赤道太平洋处呈现出更强的纬向海洋表面温度梯度。在未来气候变暖的背景下,相对于北半球,南大洋的热量吸收会延缓南半球热带地区以外的变暖,从而增强太平洋赤道处海洋表面温度的东西梯度。因此,预计21世纪末北极和南极的海冰损失将削弱这一纬向海洋表面温度对比。 

  该研究结果表明,热带以外的气候变化可能是调节沃克环流的重要因素,导致近年以来沃克环流呈现加强趋势。例如,20世纪导致北半球热带以外地区降温的人为气溶胶可能引发了沃克环流的加强。 (薛明媚,王金平 编译) 

  来源:3分快3《资源环境科学动态监测快报》2020年第23                        

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