熱帶海洋大氣相互作用與氣候研究取得重要進展

近日，中國海洋大學教授鄭小童團隊聯合國外學者在熱帶海洋-大氣相互作用與氣候變化研究領域取得重要進展。研究提出，風驅動的海洋環流變化對熱帶太平洋變暖空間結構具有重要貢獻。這項新觀點發表于《自然-通訊》。

熱帶太平洋作為全球氣候系統中的重要海區，其海表面溫度（SST）變化對區域和全球氣候有重要的調控作用。研究表明，絕大多數氣候模型一致地模擬出赤道東太平洋（EP）SST變暖，呈現出一種類似厄爾尼諾增暖型，而觀測到的海表面溫度趨勢顯示出赤道中太平洋（CP）冷卻，有時被稱為類拉尼娜增暖型。特別是自1958年以來的最新熱帶太平洋海表面溫度趨勢，其展示出的空間結構比典型的類厄爾尼諾或拉尼娜形態更為復雜。赤道熱帶太平洋變暖模態存在暖-冷-暖的三級子結構，而這種變暖空間分布的形成機制仍不清楚。

該研究結合觀測數據以及氣候模型數據，利用模型開展對全耦合以及風應力機械耦合模式數值試驗的分析，以分離出風驅動的海洋環流變化在塑造歷史時期太平洋海溫變暖模態中發揮的作用。

研究表明，自1958年以來，觀測到的熱帶太平洋復雜的變暖結構是多種物理過程的結果。歷史輻射強迫可以引起副熱帶東北太平洋變暖，并向赤道西太平洋延伸，而不會引起風驅動的海洋環流變化。

相比之下，風驅動的海洋環流的變化將導致赤道東太平洋變暖。通過海洋混合層收支診斷分析，赤道東太平洋的增暖主要是由風驅動的海洋環流的海洋動力過程所主導的，而大氣調整過程則較弱。

通過將海洋動力過程進一步分解，研究發現，東太平洋變暖是由異常的跨赤道風驅動的，其主要機制為赤道以北約5°N處的西風異常所導致的向南的埃克曼輸運，并通過平均緯向環流和經向環流，進一步將暖信號向極地和西太平洋方向擴散，而非海洋垂直平流調整。這一結果凸顯了歷史時期熱帶太平洋增暖空間型中風驅動的海洋水平環流變化的作用被忽視。

該發現不僅為理解歷史時期熱帶太平洋增暖空間型提供了新的動力機制解釋，也對預測未來氣候變化提供了重要參考。同時，它強調了現有氣候模型在捕捉赤道中太平洋冷卻信號方面的不足，指出了改進赤道海洋過程和海洋熱力結構模擬的迫切需求。

該研究成果由中國海洋大學和美國杜克大學，聯合美國北卡羅來納州立大學、阿拉斯加大學和杜克大學的學者共同完成。