科研进展

Science Advances: 全球变暖加强热带北大西洋气候模态

  2021年8月25日,由中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室开放课题资助的项目在Science Advances(《科学进展》)在线发表了题为“Greenhouse warming intensifies north tropical Atlantic climate variability”(全球变暖加强热带北大西洋气候模态)的最新研究成果。该成果由北京师范大学杨韵副教授和LASG国家重点实验室黄刚研究员,联合中国海洋大学、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、Scripps海洋研究所等中外多家研究团队共同完成。

  热带北大西洋(North Tropical Atlantic, NTA)事件表现为春季(三至五月)海表温度的异常变暖(冷)。它会引起热带辐合带向北(南)移动,导致巴西东北部地区出现异常干旱(洪涝),增加(减少)大西洋极端飓风的数量及其登陆美国东岸的频率,并可以在同年冬季(十二至二月)激发拉尼娜(厄尔尼诺)事件(图1)。因此,NTA极大地影响着全球气候系统和人类社会与经济的可持续发展,探索其在全球变暖背景下的变化具有重要的科学和社会意义。
图1:观测的NTA暖事件及其影响:NTA暖事件(例如:1980,1981,1998,2005,2010,2013)表现为热带北大西洋海表温度(°C,填色)在春季增暖,这将导致大西洋极端飓风数量增多且登陆频率增高(蓝色箭头和飓风符号)以及降雨异常(毫米/天,绿色实线和棕色虚线分别代表正、负异常,间隔为0.5毫米/天),并可以在当年冬季激发拉尼娜事件。
  该研究采用CMIP6多模式数据,揭示了全球变暖将显著提升NTA的振幅及其极端事件的发生频率(图2A)。这与气候变暖后厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)影响的增强联系紧密(图2B,C)。一方面,全球气候变暖导致ENSO振幅增强且ENSO引发的热带太平洋深对流活动向东移动,增强了太平洋-北美遥相关(Pacific-North American pattern,PNA),增大了热带北大西洋风速异常。另一方面,ENSO的加强也会导致对流层增暖的加剧,并进一步增加湿对流异常。在两者共同作用下,NTA变率在全球气候变暖后将显著增强。鉴于NTA对干旱、洪涝、极端飓风等的影响,这一研究表明加快推进温室气体减排具有重要的现实意义。
图2:NTA变率增强及其物理机制。(A)16个气候模式中现代(1900-1999,蓝边条)和未来(2000-2099,红边条)气候的NTA标准差。多模式平均的现代和未来气候结果分别表示为蓝色和红色填充条。(B)现代和(C)未来气候的ENSO影响,包括异常的海表温度(填色)、风(矢量)、对流层温度(红色等值线)、深对流(云)、以及PNA遥相关(H,高气压;L,低气压)
  文章信息:Y. Yang*, L. Wu, Y. Guo, B. Gan, W. Cai, G. Huang, X. Li, T. Geng, Z. Jing, S. Li, X. Liang, S.-P. Xie, Greenhouse warming intensifies north tropical Atlantic climate variability. Sci. Adv. 7, eabg9690 (2021). 
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