1. 模拟多尺度沿岸过程的新进展

於维樱

      模拟河流与海洋交汇处的洪水具有挑战性，因为现有的地球系统模型难以捕捉河流水流、海洋潮汐和风暴潮之间复杂的相互作用。为此，研究人员为能源超大规模地球系统模型（E3SM）开发了一个综合框架，将先进的河流和海洋模型纳入其中，从而改进了这种相互作用的模拟方式。相关研究成果发表在《Journal of Advances in Modeling Earth Systems》杂志上。       当沿岸地区的河流排水量和海洋水位相互作用时，就会发生复合洪水。目前的地球系统模型在准确模拟这些过程方面存在局限性，因为计算网格的分辨率不够高，河流和海洋之间的联系也不够详细。这项研究为E3SM建立了一个综合框架，并展示了该框架模拟大西洋中部河口特定复合洪水事件的能力。该框架结合了大气、陆地、河流和海洋模型（每个模型在靠近海岸线的地方都有更高的分辨率）以考虑其不同的物理过程。       结果表明，ESM框架可以合理地再现河流排放量和海平面的变化。通过模拟河流与海洋之间的相互作用可以更好地理解在复合洪水事件中，沿岸水体在潮汐和风暴潮的作用下对河流排水量的影响。模拟结果表明，当热带气旋产生最高的风暴潮但河水流量适中时，复合洪水最为严重。这项研究证明了E3SM模式准确模拟详细沿岸过程的能力。 （张雯哲 编译；於维樱 审校）

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发布时间: 2024-10-10

2. 大西洋经向翻转环流下缘的形成严重依赖于大西洋-北极混合

於维樱

      大西洋经向翻转环流（AMOC）在全球气候中发挥着关键作用。大西洋经向翻转环流的近海面分支（上缘）将热量和盐分从赤道向北输送，有助于抵消中纬度地区（尤其是欧洲中部、Scandinavia半岛）的大气降温，从而缓和区域气候。在高纬度地区，形成了较冷、较新鲜和较稠密的水团（AMOC下缘），这些水团通过深海洋流向赤道移动。因此，要维持大西洋中温暖而有浮力的海水向北流动，就需要高密度海水不断下沉。古气候记录显示，在上一个冰川周期中，高密水形成的强度和位置与全球气温的剧烈波动之间存在密切联系。此外，模拟研究表明，高密水形成过程的终止可能是未来气候的一个潜在临界点。东亚极地北大西洋（eSPNA）和北欧海域的深水形成对维持大西洋经向翻转环流（AMOC）的下缘至关重要，对全球气候具有重要影响。然而，目前仍不确定哪些过程决定了深水的形成，以及大西洋和北冰洋水域对下缘的贡献程度。       为了解决这个问题，发表在《Nature Communications》上的一项研究利用拉格朗日轨迹诊断了一个全球涡旋解析海洋模式，该模式与最近的观测结果非常吻合，突出显示eSPNA是AMOC下缘的主要来源。AMOC下缘由72%的大西洋水域和28%的北极水域组成，其密度和深度主要取决于大西洋和北极的混合，主要是在丹麦海峡附近。与此相反，大西洋水域通过沿北欧海洋东部外围的海气相互作用获得密度，但没有进入北冰洋，对下缘的贡献几乎为零。 （张雯哲 编译；於维樱 审校）

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发布时间: 2024-10-10

3. 海平面上升的最高预测可能性很低

於维樱

      政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第六份评估报告指出，到2100年，南极洲冰盖的崩溃将使南极洲对全球平均海平面的贡献达到其他模型预测的两倍，到2300年将增加三倍。但这一预测是基于一种被称为海洋冰崖不稳定性（MICI）的机制：如果冰架（陆地冰盖的浮动延伸）迅速坍塌，它可能会使形成冰盖外缘的冰崖暴露在外且没有支撑；如果这些悬崖足够高，它们会在自身重量的作用下破裂，露出更高的悬崖，并导致冰盖像一排多米诺骨牌一样向内坍塌，导致迅速撤退；这些冰流失到海洋中并融化，这将导致预计的海平面急剧上升。       《Science Advances》上的研究指出，该机制尚未被观察到，到目前为止只用一个低分辨率模型进行了测试。相反，研究人员使用三个高分辨率模型来测试MICI，这些模型可以更准确地捕捉冰盖的复杂动力学。他们模拟了南极洲Thwaites冰川的消退过程，这条75英里宽的冰盖通常被称为“世界末日冰川”，因为它的融化速度加快，并且有可能使全球海平面升高两英尺以上。模型表明，即使是岌岌可危的Thwaites也不太可能像MICI预测的那样在21世纪迅速崩溃。在所有的模拟中，Thwaites的冰崖从未以MICI显示的速度向内陆撤退。相反，如果没有冰架阻止冰盖，冰川向海洋的运动会迅速加速，导致冰盖从内部向外扩展。这种加速运动还使冰川边缘的冰变薄，从而降低了冰崖的高度和它们坍塌的敏感性。       这些发现表明，IPCC报告中包含的极端预测背后的物理学是不准确的，这可能会对现实世界产生影响。政策制定者在考虑建造海堤等物理屏障，甚至重新安置居住在低洼地区的人们时，有时会使用这些高估计模型。所有的预测都表明冰盖正在迅速消退，但是研究发现，冰川崩塌并没有那么简单或那么快，撤退的速度远没有这些初始模拟中假设的那么高。当使用更受物理学约束的速率时，冰崖不稳定性永远不会出现。该研究对这种高影响、低可能性的预测提出了质疑，其中包括这种人们对之甚少的新MICI过程。极地冰盖中其他已知的不稳定性仍将在未来几十年和几个世纪内造成它们的损失。 （张雯哲 编译；於维樱 审校）

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发布时间: 2024-10-10