《印度洋-太平洋变暖正在改变全球降雨分布》

  • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
  • 编译者: 张灿影
  • 发布时间:2019-12-31
  • 在最近几十年,受全球海洋温度升高的影响,横跨西太平洋和东印度洋的暖池面积也扩大了将近一倍。印-太暖池区已经是全球海洋最温暖的部分,并且每年都在扩大,其每年增加的面积相当于加利福尼亚的区域。暖池扩张是不均匀的,与印度洋相比,西太平洋海温变暖更明显。1977~1980年期间暖池海表面温度的变化与全球平均海表面温度的变化同时发生,随后是人为排放温室气体导致的全球变暖。值得注意的是,海表面温度的变化也与太平洋十年振荡(PDO)的正相位一致。暖池面积的扩张正在改变一种热带地区最主要的季节内变率,即MJO。MJO的活动是一种海气耦合的对流现象,因此对热带海表面温度的依赖性很大,当海表面温度较高时,MJO活动通常较高。理想化全球变暖情景下的数值模式实验表明,热带海洋表面温度的升高会导致MJO活动有组织地向东传播速度加快,尽管基于观测解释MJO速度加快尚待进一步研究。整个热带盆地的快速升温并不一致,观测显示在赤道地区,11月至次年4月期间最大的变暖是发生在东印度洋-西太平洋暖池上空,当时MJO是活跃的。
    MJO是一种海-气耦合现象,其特征是云、降水、风和气压等扰动在赤道地区向东移。MJO活动会导致大部分海洋大陆的平均降雨量有所增加,印度洋-太平洋变暖引起的大尺度环流变化和PDO相位也可能与MJO相互作用,从而影响该区域降水的变化。MJO活跃位相作用下,一系列雨云在热带海洋上空从非洲的塞舌尔向东印度洋和西太平洋移动,这将影响从印度季风到美国热浪和洪水的方方面面。MJO的变化给中太平洋、美国西部和东部沿海、印度北部、东非和中国长江流域带来了较大的降水量。研究结果表示,这些变化也将导致澳大利亚北部、亚马逊河流区域、非洲西南部和东南亚的降雨量增加。美国国家海洋和大气管理局将准确的天气预报范围扩大到2~4周,而MJO是这项事业成功最重要的关键之一。本文的研究提供了一个关键的基准,根据本文在气候变化中模拟MJO活动的能力,来确定哪些计算模式可用于大范围天气预报。
    尽管整个印太暖池区已经变暖,但温度升高最大的区域出现在西太平洋上空,温度变化的不对称性会形成了纬向的温度梯度,将湿度较大的大气从印度洋输送到西太平洋,从而加强了云层的形成。这改变了MJO的生命周期,这些云层在印度洋上空停留的时间从平均19天缩短到15天。在西太平洋上空,云层又停留了5天。研究人员发现,正是由于MJO驱动的云层停留地区的变化,导致了全球的天气变化。气候模式结果表明,印度洋-太平洋的持续变暖极有可能进一步加剧全球降雨分布的变化。这意味着,我们需要加强海洋观测阵列,以准确监测这些降水的变化,进一步改进我们的气候模型,以便更准确的预测全球变暖带来的影响。
    (郭亚茹 编译;於维樱 审校)

  • 原文来源:https://www.pmel.noaa.gov/gtmba/news-story/indo-pacific-ocean-warming-changing-global-rainfall-patterns
相关报告
  • 《研究表示大西洋环流受热带印度洋变暖趋势的影响》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-10-11
    • 美国加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所博士后Shineng Hu和耶鲁大学海洋与大气科学教授Alexey Fedorov研究表示,印度海洋变暖可能会加强大西洋经向翻转环流(AMOC),该环流在很大程度上使欧洲的气候温和。这一效应似乎在补偿近几十年来一直呈放缓趋势的AMOC。 作者表示,印度洋变暖是人为变暖最明显的特征之一。目前印度洋海平面温度比20世纪中期高1℃(1.8℉),比其他热带海洋盆地都要高。 作者利用模型模拟了印度洋变暖的影响,惊奇地发现AMOC随着变暖而变得更强。作者表示,研究结果表明气候系统中非常不同的组成部分可以内在地联系在一起。研究证明热带印度洋相对于其他两个热带海洋盆地的变暖可以有效控制大西洋经向翻转环流的强度。相对变暖越大,AMOC越强。相应地,如果未来印度洋变暖减缓,AMOC可能会下降得更快。 AMOC的命运一直是全球气候变暖情景研究的焦点。该环流携带温暖的海水从热带向北流向格陵兰岛。在那里,更冷、更咸的海水下沉,并向南靠近海底。科学家们推测,如果AMOC减缓或停止,从全球海平面剧烈变化到欧洲极端降温等灾难性后果将接踵而至。AMOC减缓最可能是由局地因素引发,比如格陵兰岛冰川和北冰洋海冰的大规模融化。科学家们认为,北大西洋海面淡水泛滥将会改变AMOC的物理特性,即使不能完全停止,也会使其大大被抑制。 关于印度洋变暖与AMOC之间关系的问题,该研究作者认为是印度洋变暖引发了连锁反应,热带印度洋加速变暖会影响降雨、海洋盐度和大西洋环流。温暖的海水蒸发到大气中,在印度洋周围形成了更多的降水。热量在该区域消散,影响了热带大西洋和其他地方的其他主要气流。抑制了热带大西洋的降雨,更多的高盐水流向高纬度地区,为环流提供了维持流动所需的盐分。 作者认为,他们的发现表明科学家有必要更充分地考虑印度洋的全球影响。斯克里普斯海洋研究所气候模型专家谢尚平表示,这项研究表明,热带海洋温度模态,通过调节大西洋和周边大陆的降雨,可以推动AMOC的变化,这是一个有趣的想法,值得通过观察和模型实验进一步评估。 这项研究发表在《自然·气候变化》(Nature Climate Change)杂志上,题为“印度洋变暖会加强大西洋经向翻转环流”。 (李桂菊 编译) 图片源自网络
  • 《未来海洋变暖加剧热带极端降雨》

    • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
    • 编译者:张灿影
    • 发布时间:2021-03-26
    • 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是地球上海洋温度和降水最具活力的年际变化自然现象。赤道太平洋暖湿“厄尔尼诺”状况与冷干“拉尼娜”状况之间的不规则波动影响着世界各地的天气状况,对生态系统、农业和经济产生重大影响。气候模型预测,尽管厄尔尼诺和拉尼娜之间的温差在全球变暖的影响下可能变化很小,但与他们相关的热带降雨之间的差异在未来80年将增加。来自釜山国立大学气候物理中心、韩国极地研究所、夏威夷大学马诺阿分校和加拿大环境与气候变化研究所的研究人员利用最新的气候模型,研究了与降水有关的机制。所有的气候模型都显示,随着全球变暖,热带降雨不断加剧。有趣的是,海洋温度的年际变化并没有显示出如此明确的信号。研究小组发现,了解这一重要气候特征的关键在于理解热带海洋表面温度和降雨量之间的关系。这有两个重要方面需要考虑:1)降雨发生时,海洋表面温度的阈值;2)降雨对海洋表面温度变化的响应,称为降雨敏感性。在热带地区,强降雨通常与雷暴和铁砧形状的深云有关。在目前的气候条件下,只有当海洋表面温度高于27.5摄氏度或81华氏度时,才会形成这种现象。这一热带强降雨的海洋表面温度阈值在较温暖的条件下会向更高的值转移,并不直接导致降雨变异性的增加。然而,一个温暖的大气可以容纳更多的水分,这意味着当下雨时,降雨将更加激烈。此外,赤道海洋变暖加剧将导致赤道大气向上运动。上升的空气从赤道以外地区吸入潮湿的空气,可以进一步增加降水量。 相关论文链接:https://www.nature.com/articles/s43247-021-00108-8 (郭亚茹 编译;於维樱 审校)