作者:燕青等 来源:PNAS 发布时间:2016/11/9 9:49:27
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科学家揭示上新世暖期热带气旋活动的演变规律及物理机制

 

热带气旋是世界上最严重的自然灾害之一,伴随的狂风、暴雨和风暴潮对沿海地区居民生命财产安全和社会经济发展等造成巨大的威胁。例如,2016年第10号台风“狮子山”造成图们江干流全线超警,上游发生超历史洪水,吉林近5万人紧急转移安置,直接经济损失26亿元。另一方面,热带气旋可引起上层海洋混合显著加强,通过影响海洋热输送进而调节全球气候。然而,热带气旋观测记录的时间跨度较短且不同来源的数据并不一致,这造成研究人员对全球变暖背景下热带气旋响应机制的认识并不充分。但是,借古鉴今,通过研究地球历史暖期热带气旋的可能变化,有助于揭示和阐明热带气旋活动与气候变化的关系,并有利于准确预估21世纪热带气旋的变化趋势以及相应的防灾减灾措施的制定。

上新世暖期(~300万年前)是地质时间尺度上距今最近的一个持续性暖期,该时期CO2浓度相对工业革命前显著增加,极地冰盖退缩、北半球森林明显北扩,其被认为是21世纪暖期的可能参照时期。中国科学院大气物理研究所竺南中心博士燕青等联合南京信息工程大学及其他国内外研究单位的科研人员,采用超高分辨率(~25km)全球大气模式,首次揭示了上新世暖期热带气旋活动的演变规律及物理机制。研究结果表明,上新世暖期全球热带气旋最大风速增加3~7%,且其位置向两极移动,气旋持续时间延长约8~11%,同时热带气旋的破坏力也显著增加。上述变化主要归因于上新世增强的热带气旋潜在位势、减弱的垂直风切变,增加的大气水汽含量,以及由于Hadley环流向极地扩张所引起的环境因子经向梯度减小。值得注意的是,上新世热带气旋的变化特征与观测的现代暖期以及预估的未来暖期气旋变化趋势大体一致。虽然上新世海温重建有一定的不确定性,但在不同的海温情境下,上述变化特征仍然存在。这也就是说,在未来全球增温加剧的背景下,热带气旋整体上很可能朝着更强(破坏力)、更快(移动速度)、更长(持续时间)的趋势发展,虽然在区域尺度上会有所不同。此外,上新世暖期赤道太平洋海温梯度显著减小(previously called“Permanent El nino”),有科学家认为加强的热带气旋在维持“Permanent El nino”中起到了重要的作用。然而,燕青等的该项研究指出,上新世热带气旋增强所导致的海洋垂直混合增加,很可能不足以维持减弱的赤道太平洋海温梯度。

该研究结果在线发表于《美国科学院院刊》(PNAS)。(来源:中国科学院大气物理研究所

 
 
 
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