物理海洋教育部重点实验室大西洋经向翻转环流变化研究取得新进展

作者:侯霞来源:物理海洋教育部重点实验室发布时间:2020-09-15点击数:120

  本站讯 2020年9月14日,气候变化领域权威期刊Nature Climate Change在线发表了题为“Weakening Atlantic overturning circulation causes South Atlantic salinity pile-up”(《减弱的大西洋翻转环流造成南大西洋盐度“堆积”》)的最新研究成果。该文章由中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室博士后朱晨玉为第一作者完成,研究首次使用北大西洋以外的气候变量 (南大西洋盐度“堆积”)建立大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,简称AMOC)变化的指标,对于理解全球变暖背景下海洋环流的变化有重要意义。

  AMOC是地球系统重要的组分之一,其变化对地球气候和人类社会具有深远影响。在全球变暖的背景下,众多气候模式均预测了AMOC的减弱趋势。而在现实世界中,由于对AMOC直接观测的时间很短(自2004年至今),其减弱信号受到年际-年代际变率影响,存在很大的不确定性。同时,以北大西洋副极地海温(SST)等资料重建的较长时间AMOC序列暗示AMOC的减弱已经发生。自工业革命以来,全球变暖已经持续了一个半世纪,其可能造成的AMOC变化理论上已经跨越了北大西洋,影响到更为遥远的地区,但迄今尚未有研究报告北大西洋之外AMOC减弱的信号。该研究聚焦南半球大洋盐度变化,通过对观测和模式数据的诊断分析,发现南大西洋相对盐度变化与AMOC变化具有很好的相关性(如图):在全球增温背景下,其温跃层盐度每增加0.1psu, 对应AMOC减弱2.3Sv(1Sv=106 m3 s−1)。结合海洋模式敏感性试验,研究进一步揭示二者相联系的物理机制:北大西洋浮力通量强迫造成的AMOC减弱信号由北大西洋副极地向南大西洋传播,到达南大西洋后通过减小海洋上层盐度辐散,造成南大西洋相对于同纬度其他大洋的盐度“堆积”,此洋盆间盐度变化差异受制于AMOC减弱的动力过程,与局地净降水的变化无关。

  (a)(d)分别为模式集合平均和观测中的AMOC指数(黑线),北大西洋副极地SST指数(绿线),南(红线)北(橘红线)大西洋盐度指数的时间序列;(b)为CMIP5各模式中南大西洋盐度指数和北大西洋副极地SST指数与AMOC的年相关系数的比较;(d)为CMIP5各模式各模式里南大西洋相对盐度趋势和AMOC趋势的比较

  大洋盐度观测数据显示(图中d),近50年来南大西洋盐度增加得更快,而在最近的20年里该盐度变化趋势很好地符合大西洋观测(北大西洋26°N的RAPID阵列观测 ,南大西洋基于Argo和卫星高度计的SAMOC观测)和再分析(GloSea5)里的AMOC减弱趋势。此基于海水盐度变化的AMOC指标,为人类活动影响下的AMOC减弱增添了新的证据,而且暗示该减弱信号已经穿越了大西洋海盆,影响到更为深远的地区。

通讯员:侯霞

:《减弱的大西洋翻转环流造成南大西洋盐度“堆积”》

编辑:左伟

责任编辑:李华昌

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