作者:贾凡等 来源:《自然》 发布时间:2023/8/22 15:19:41
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多年拉尼娜与气候变化研究获进展

 

近日,中国科学院海洋研究所贾凡副研究员联合中国、澳大利亚和美国的学者,在热带海气相互作用与气候变化研究领域取得重要进展,首次发现全球变暖将导致多年拉尼娜事件的发生频率增加。相关研究成果以《全球变暖下更加频发的多年拉尼娜事件》(Increased occurrences of consecutive La Nina events under global warming)为题,发表在《自然》(Nature)上。同时,《自然》向全世界媒体做推介,并邀请同领域专家在Nature News & Views上发表评述性文章。     

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是地球气候系统最强的年际变异模态,对地球多圈层产生显著影响。它的暖位相厄尔尼诺通常在一年内迅速成熟并衰减,但冷位相拉尼娜往往持续两年以上成为“多年拉尼娜”。类似2020-2022年的多年拉尼娜事件会给全球气候、农业生态环境及人类经济社会带来持续性和叠加性的破坏影响,并显著提高极端天气灾害的发生风险。未来全球变暖情景下多年拉尼娜事件如何变化,是气候变化研究领域持续关注的重大前沿科学问题之一。      

该研究利用国际气候模式比对计划CMIP6中的多模式多场景试验数据,首次发现多年拉尼娜事件的发生频率将在全球变暖后的21世纪显著增加(图1)。强厄尔尼诺是多年拉尼娜产生的重要因素。尽管全球变暖将导致强厄尔尼诺事件频发,但该研究显示多年拉尼娜频率的增加大于前者,表明未来厄尔尼诺可更有效的触发多年拉尼娜。进一步,该高效性源自太平洋背景平均态海温变化导致的热带与热带外之间的相互作用增强。全球变暖后,有两个海区的增暖速率明显较强(图2)。一是副热带东北太平洋,导致同样强度的热带外大气扰动更易在该区域诱发位置更加偏北的类似“北太平洋经向模态”响应;二是赤道东太平洋,导致同样强度的厄尔尼诺暖海温异常可以引发更强的热带外大气扰动。二者结合,造成第一年拉尼娜的春季有更多且经向上更宽的北太平洋经向模态型响应产生,由此赤道外东风异常位置更加偏北,向赤道的热量输送(“海洋充电”过程)进一步减弱,利于拉尼娜的冷海温异常维持到第二年,最终表现为多年拉尼娜事件更加频繁地发生。该研究提示将来与多年拉尼娜相关的气候灾害事件可能更加频繁地来袭,凸显了控制温室气体排放的必要性与紧迫性。 

   

图1. 气候模式模拟得到的未来变暖情景下多年拉尼娜事件的发生频率显著增加

图2. (a)全球变暖后太平洋背景平均态的海温、风场及海表面气压的变化;(b)全球变暖后,次年春季北太平洋经向模态对于前一年冬季热带东太平洋厄尔尼诺暖海温异常的响应增强。

该研究是探讨全球变暖下热带-热带外相互作用过程和机理的新思路、新视角,对探究ENSO的多样性及其未来变化具有重要意义,有助于未来提高ENSO预测预估水平,并为国际社会有效应对气候变化与制定气候政策提供了科学依据。(来源:中国科学院海洋研究所)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06236-9

 
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