科研进展

Science Bulletin: 大西洋多年代际振荡存在两种机制:海盆间相互作用和大西洋内部产生

  大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO)是指发生在北大西洋区域具有海盆尺度的,具有多年代际振荡(观测数据中时间尺度最明显表现为50-80年)的海表面温度异常变化现象,是大西洋海表面温度变化的主导模态,对全球气候以及区域气候,甚至ENSO等均具有重要影响。目前的研究发现大西洋多年代际振荡具有不同的时间尺度,并且由于缺乏长期观测资料,对不同时间尺度的大西洋多年代际振荡的影响机制存在很大争议。

  为此,中国科学院大气物理研究所LASG与中山大学大气科学学院合作,利用大气所自主研发的耦合模式FGOALS进行了多组千年模拟试验,以验证太平洋两个最强的主导模态ENSO和PDO对大西洋多年代际振荡AMO的影响。该研究成果在线发表于Science Bulletin杂志。

  该研究发现大西洋最主要模态——大西洋多年代际振荡AMO存在两种时间尺度变化:50-80年和10-30年(图1),两种时间尺度AMO变化对应着不同的机制。两者之间的主要区别之一是50-80年周期AMO和副热带北大西洋暖咸水向格陵兰-冰岛-挪威(GIN)海的输送并和GIN海的海洋深对流相联系,而和10-30年AMO相联系的暖咸水输送较弱,仅限于副极地北大西洋区域,而不能到达GIN海。区别之二是50-80年AMO受到跨海盆相互作用的显著影响,与太平洋振荡紧密联系,当太平洋的变率消失,即太平洋最主要的模态ENSO或者PDO不存在时,AMO的50-80年的主周期显著变弱。10-30年的振荡主要由大西洋内部产生,受太平洋主要变率影响较小。同时本研究指出大多数耦合模式仅能模拟出AMO的10-30年际振荡而不能再现50-80年振荡,这与大多数模式不能模拟出向GIN海的输送和那里的海洋深对流有关。而大气所研发的气候系统耦合模式FGOALS是为数不多能够合理模拟出AMO主周期的模式之一。

  上述研究由中山大学吕建华教授提议,在大气所LASG林鹏飞和刘海龙研究员,吕建华教授以及NCAR胡爱学研究员带领下完成,林鹏飞进行试验,于子棚和丁梦蓉博士进行分析,受到“海洋环境安全保障专项(2016YFC1401401, 2016YFC1401601 )”和“国家自然科学基金面上项目(41576026和41576025)”共同资助。该研究为厘清AMO机制及其变化提供了新思路。

 

 

图 1 AMO海表面温度异常分布(左)和对应的功率谱分析(右):(a、d) CTL试验,(b、e) TPdepth试验,(c、f) NPdepth试验。

  参考文献:

  Pengfei Lin, Zipeng Yu, Jianhua Lü, Mengrong Ding, Aixue Hu, Hailong Liu,2019:Two regimes of Atlantic multidecadal oscillation: cross-basin dependent or Atlantic-intrinsic, Science Bulletin, 64(3), 198-204。https://doi.org/10.1016/j.scib.2018.12.027

  文章链接:

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927319300210

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