天气现象如何影响海洋环流？新研究揭示未来挑战

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近日，来自德国吉尔马尔洋海洋研究中心（GEOMAR）的气候研究员奥拉夫·杜泰尔博士（Dr. Olaf Duteil）和韩国釜山国立大学气候物理学中心的朴元善教授（Professor Dr. Wonsun Park）发表了一项新研究，旨在探讨未来气象模式的变化将如何影响热带太平洋（tropical Pacific）及其生态系统。这项研究，基于复杂的计算机模型，揭示出这些变化将对海洋环流产生深远的影响，因此迫切需要在未来的气候模型中更多地考虑这一因素。

在这项研究中，科学家们关注了风力对海洋环流的重要影响，尤其是像风暴、热带风暴和气旋这类极端天气事件。这些气象现象持续时间从几天到几周不等，而未来的气候变化将导致这些模式发生变化。特别值得注意的是，中纬度风暴对海洋的平均能量输入预计将减少，而赤道地区将变得更加活跃。科学家们将这些不同的气象模式统称为“大气天气变异”（Atmospheric Synoptic Variability，ASV）。

这项研究是首次综合考察了这些天气模式长期变化对太平洋盆地的影响，其结果凸显了必须在气候模型中充分考虑这些变化的重要性。他们的研究结果已在《自然》期刊的《气候与大气科学》发表。

从气候学的角度来看，通常将天气视为“噪音”，在长期气候预测中往往不受系统性分析，杜泰尔博士指出：“然而，仅仅查看大气的平均特性，如平均风速，是不足以理解气候变化对海洋的影响的。”他强调，“为了获得完整的图景，必须考虑气象模式短期变化的累积效应。”

研究人员预测，未来大气天气变异的变化将对海洋层之间的混合产生影响，因为气象现象导致的动能输入海洋的大小不同，将分别导致混合层的变浅或变深。此外，研究还表明，ASV的减少将减弱海洋环流系统，即副热带和热带细胞，以及大规模的海洋环流。这些系统通过赤道以北和以南的贸易风推动，连接中纬度和赤道纬度的上层海洋路径，它们对赤道水域的上升流有着关键作用，并在决定海洋表面温度以及热带初级生产力方面发挥着基础性作用。

这项研究强调了在气候模型中更好地量化ASV和气象模式的必要性，因为ASV的变化对未来上层海洋环流和平均特性产生重大影响。杜泰尔博士指出：“这种量化应该用于改善我们对未来气候预测的信心，尤其是在分析大规模气候模型集合时。”这项研究为我们理解未来气候挑战提供了重要见解，同时也强调了保护和管理我们的海洋生态系统的紧迫性。

【全文参见】

Olaf Duteil, Wonsun Park. Future changes in atmospheric synoptic variability slow down ocean circulation and decrease primary productivity in the tropical Pacific Ocean. npj Climate and Atmospheric Science, 2023; 6 (1) DOI: 10.1038/s41612-023-00459-3

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文 | Wendy

审 | 绿茵

排版 | 绿叶

【拓展阅读】

【参考链接】

Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel (GEOMAR). "How weather phenomena affect ocean circulation." ScienceDaily. ScienceDaily, 13 October 2023. 

https://www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231013114900.htm

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