Nature文章揭示大西洋海温对南极气候的影响

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	Nature文章揭示大西洋海温对南极气候的影响
	廖琴
	2014-03-01
所属快报	气候变化快报
出版年	2014
期	5
语种	中文
领域	气候变化
栏目	气候变化事实与影响
中文关键词	大西洋海温 ; 南极气候 ; 影响
中文摘要	2014年1月22日，纽约大学库朗数学科学研究所（Courant Institute of Mathematical Sciences）的李熙晨博士、David M. Holland教授、Edwin P. Gerber和Changhyun Yoo等4位研究人员在Nature杂志上发表题为《北部和热带大西洋对南极半岛和海冰的影响》（Impacts of the North and Tropical Atlantic Ocean on the Antarctic Peninsula and Sea Ice）的文章指出，南极的极端气候变化很可能归因于近几十年来赤道大西洋和北大西洋的海表面温度升高。
情报分析_信息发布时间	41661
情报分析_信息来源性质	期刊
情报分析_信息来源期刊	Nature
情报分析_信息来源机构	纽约大学库朗数学科学研究所（Courant Institute of Mathematical Sciences）
情报分析_信息来源国家	英国
情报分析_信息类别	气候政策与战略
情报分析_研究主题	大西洋海温对南极气候的影响
情报分析_研究内容	最近半个世纪以来，南极的气温、冰川融化速度以及海冰的分布都发生了剧烈的变化，并很可能对全球气候系统产生深远的影响。学者们对南极的气候变率进行了广泛和深入的研究，但很多现象的机制至今没有得到较充分和合理的解释。例如，南极半岛区域在过去近半个世纪以来加速变暖，Faraday/Vernadsky南极站观测到了5.6K/50年的升温趋势，这一趋势是全球范围内观测到的最快的局域增温现象。南极周边海域的海冰亦呈现出绝大部分区域增多，少部分区域（南极半岛周围）减少的 “重新分布”的趋势，即Amundsen海、Bellingshausen海区域的海冰减少，而Ross海、Haakon VII海区域的海冰增多。与此同时，北大西洋（包含热带大西洋）的海温迅速上升，在近30年内该区域平均海温上升了超过0.5℃。北大西洋海温的这一长期升温趋势主要是由大西洋多年代际涛动（Atlantic Multi-Decadal Oscillation, AMO）造成，另有小部分归因于全球尺度的气候变暖。该文章集中研究了大西洋海温变化对南极气候变率的影响。研究人员对相关观测数据和再分析数据进行了诊断分析，并应用两个不同复杂程度的气候系统模式对分析结果进行模拟和重现，提出了大西洋—南极大气遥相关理论，即热带/北部大西洋的海温升高激发了行星尺度的Rossby波并传播到南极区域。这些Rossby波引起南极涛动的增强，加深了阿蒙森低压，并在西南极阿蒙森海域上空形成了一个气旋式的气候异常。这一大气环流异常通过平流输送和拖曳作用进一步影响了局地气温和海冰的分布。大西洋—南极遥相关具有较强的季节性特征，在南半球的春季、秋季和冬季较为明显（九月至次年五月）。在南半球的夏季，由于亚热带急流的减弱，这一遥相关逐渐减弱并消失。文章首先应用两种不同的诊断方法（线性回归和最大协方差分析）对大西洋海温（HadISST 数据）与南极海平面气压（MERRA再分析数据）之间的相关关系进行了诊断分析。通过线性回归，发现热带大西洋海温的异常与南极区域的海平面气压场有较强的相关。这一相关具体体现在热带大西洋海温的暖信号会造成南极涛动的增强，即整个南极大陆区域的海平面气压降低，南极周边亚热带急流区域的海平面气压升高。气压异常在西南极—Amundsen海附近形成一个较强的低压中心，对应着气旋式的环流中心。通过对对流层中层及对流层顶进一步的回归分析，验证了这一流场变化并指出这一气旋式的流场变化几乎遍布整个南极区域的对流层。研究人员再通过最大协方差分析对回归分析的结果进行了验证，发现最大协方差分析结果几乎完美地重现了回归分析的结果，为大西洋海温—南极环流之间的遥相关关系进一步提供了有力证据。考虑到以上的诊断分析只能揭示现象，而无法解释因果关系和动力学机制，文章又应用两种大气模型对这一遥相关现象进行了模拟。研究人员首先使用一个最新的气候系统模型（Community Atmosphere Model，CAM4）进行了敏感性实验。通过在模式边界场中对热带大西洋的海温进行扰动，成功地模拟了南极区域流场的变化。模拟结果很好的再现了诊断分析的结果，不仅为大西洋—南极遥相关提供了新的有力证据，也进一步揭示了二者之间的因果关系，即大西洋海温的变化是造成南极区域流场变化的原因。CAM4是一个复杂的气候系统模型，在动力核心的基础上引入了大量的参数化过程，这些复杂的过程在使模式结果更贴近现实的同时，也增大了对遥相关动力机制进行分析的难度。因此，研究人员又应用了一个相对简单的理想模型（GFDL大气模型的动力核心）对这一现象进行了模拟。在模拟结果中，研究人员成功观测到了Rossby波传播的轨迹，发现热带大西洋区域的海温异常会首先改变热带区域的大气对流过程，并进一步激发行星尺度的Rossby波。这一行星波动在两星期内传播到南极区域，进而影响了这一区域的大气环流。通过类似的诊断分析及模式模拟，结合大气—海冰—海洋动力学的理论分析，研究人员发现遥相关引起的流场变化会进一步通过热力学平流输送，以及海洋表面风场的拖曳作用对南极区域的表面温度和海冰分布产生影响。这些气温和海冰异常的空间分布与近30年南极区域的气温和海冰的长期趋势存在着极强的相关性和相似度。这一研究结果说明，由大西洋海温升高所引起的南极温度和海冰变化可以在很大程度上解释近30年观测到的南极半岛剧烈升温以及海冰“重新分布”现象。进而为“南极悖论”这一现象提供了动力学的机制。由于南极半岛的剧烈升温会进一步加速该区域的冰川融化，从而对全球的海平面上升产生影响。另一方面，南极周边海域海冰形成过程中产生的海洋深对流被认为是海洋热盐环流的一个“发动机”。因此，该文章所发现的大西洋—南极遥相关会对全球的气候变化产生非常深远的潜在影响。
原文题名	Impacts of the North and Tropical Atlantic Ocean on the Antarctic Peninsula and Sea Ice
原文链接	查看原文
文献类型	快报文章
条目标识符	http://119.78.100.173/C666/handle/2XK7JSWQ/178187
专题	气候变化
作者单位	中国科学院兰州文献情报中心
推荐引用方式 GB/T 7714	廖琴. Nature文章揭示大西洋海温对南极气候的影响. 2014.

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