《确凿证据表明,厄尔尼诺现象在工业时代里波动地更为剧烈》

  • 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:2019-11-28
  • 每隔2~7年的春天,在厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的暖期,厄尔尼诺现象都会在热带太平洋生成并变成一个暖水团,这个暖水团通常在这一年的初冬达到顶峰。它的影响会传播到世界各地,包括海洋和大气,引发局地的洪水灾害、大风、变暖或变冷。一旦厄尔尼诺现象过去,这个周期将在第二年秋天逆转为拉尼娜现象。这时,赤道太平洋上空的气流会将太平洋东部的暖水向西运动,并且赤道太平洋东部会有深层冷海水上涌。从而引发一系列不同程度的全球极端天气,因此ENSO是全球气候年变化的最大来源。

    热带太平洋珊瑚会记录赤道地区冷热震荡,主要是通过在ENSO热期吸收较少的氧同位素,而在ENSO冷期吸收更多的氧同位素。随着珊瑚的不断生长,它们会生长出记录氧同位素的新一层,从而记录历史的温度。太平洋浅水区及其周围存在的珊瑚是记录ENSO变化的最好证据,因为那里是厄尔尼诺现象的起源。珊瑚记录的海面温度被证明是惊人的准确。例如,1981~2015年的珊瑚记录与同一时期通过卫星测量的海面温度可以很好的吻合。因此,在本文图表上,珊瑚记录的温度变化趋势覆盖了卫星测量的温度变化,使我们看不到它们的差异,这足以说明珊瑚对海面温度记录是多么的好。研究者将空心钻头插入活珊瑚群和化石珊瑚沉积物中提取有关温度的记录。在20多年的野外考察中,他们收集了包含数百条记录的岩芯。

    直到2018年,研究者们积累了足够多的珊瑚数据,将ENSO最近的活动与其自然的工业化前模式区分开。这也是第一次有足够的跨越千年的物证汇集在一起,让研究者们更能够明确地说:在人类引起的气候变化时代,厄尔尼诺、拉尼娜现象以及驱动它们的气候现象将变得更加极端。为了对数据进行压力测试,研究者们进一步摸索剩下的部分,看看工业时代的ENSO信号是否仍然存在。于是删除了1997/1998年超强厄尔尼诺-拉尼娜事件,并用30~100年的窗口检查了工业时期厄尔尼诺的变化。在所有窗口中信号基本保持一致,但如果将1997/1998年的厄尔尼诺事件一起进行统计,那么这样会更有意义。这可能意味着ENSO活动的变化现在已经达到了一个可以检测到的阈值。

    通过比较现今珊瑚的温度依赖性化学沉积物和代表过去7000年相关海表温度的旧珊瑚记录,可以确定ENSO的空间分布、赤道太平洋暖和冷的海水波动情况,这些波动每隔几年就会分别刺激厄尔尼诺和拉尼娜现象。在50年的时间里,有三次非常强烈的厄尔尼诺-拉尼娜事件。研究小组发现,工业时代的ENSO波动比工业时代之前的波动要强25%。厄尔尼诺现象变得更强,这将加剧厄尔尼诺时期的风暴、干旱和珊瑚白化。

    (郭亚茹 编译,於维樱 审校)

  • 原文来源:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019GL083906
相关报告
  • 《气候变化可能引发印度洋厄尔尼诺现象重现》

    • 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:2020-05-25
    • 得克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)领导的一项新研究发现,全球变暖正接近一个转折点,在本世纪可能会重新唤醒类似于印度洋厄尔尼诺现象的古老气候模式。如果真的发生了,洪水、风暴和干旱天气会大幅增加,将会不成比例地影响最易受气候变化影响的物种种群。 对本世纪下半叶气候变化的计算机模拟显示,全球变暖可能会干扰印度洋表面温度,使其年复一年地大幅度上升和下降。跷跷板模式与发生在太平洋上的厄尔尼诺现象惊人地相似。得克萨斯大学地球物理研究所气候科学家、该研究第一作者Pedro DiNezio表示:“我们的研究表明,全球平均气温仅仅提高或降低几摄氏度,就会触发印度洋像其他热带海域一样,赤道地区表面温度失衡,导致气候更加多变,并且造成厄尔尼诺现象。” 根据这项研究,如果目前的变暖趋势继续下去,印度洋厄尔尼诺现象最早可能在2050年出现。这一结果发表在5月6日的《科学进展》(Science Advance)杂志上,是基于2019年的一篇论文基础上的研究,该论文发现了被隐藏在海洋中的生物壳之中过去印度洋发生过厄尔尼诺现象的证据,这种生物生活在2.1万年前,也就是上一次冰河时期地球温度最低时期。 为了证明印度洋厄尔尼诺现象是否会在全球变暖的情况下发生,科学家们分析了气候模拟,并根据它们与当前观测结果的匹配程度对它们进行了分组。当加入全球变暖趋势因素时,最精确的模拟显示印度洋厄尔尼诺现象出现在2100年。 越来越多的证据表明,印度洋有能力造成比现在更强烈的气候变化。共同作者Kaustubh Thirumalai说,过去冰川条件影响印度洋风和洋流的方式与模拟中全球变暖影响它们的方式相似。这意味着现在的印度洋事实上可能不同寻常。 因为自西向东的盛行风相对稳定,如今的印度洋每年平均气温变化不大。而根据模拟,全球变暖可能逆转这些风的方向,破坏海洋的稳定,将使其出现类似于太平洋厄尔尼诺和拉尼娜气候现象的升温和降温的波动。其结果是整个地区出现了新的极端气候,包括东非和亚洲季风的中断,而季风中断将对依赖每年定期降雨来种植粮食的人类造成重大影响。 美国国家海洋和大气管理局NOAA的物理海洋学家Michael McPhaden认为,如果温室气体继续保持目前的排放趋势,到本世纪末,印度洋周边国家将遭遇越来越强烈的极端天气,如印度尼西亚、澳大利亚和东非,即使现在,该区域的许多发展中国家也面临着这种极端天气的高风险。 (张灿影 编译)
  • 《Nature Reviews Earth & Environment:气候变化对厄尔尼诺和拉尼娜现象的影响》

    • 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:2023-06-24
    • 根据一项新研究,人为引起的温室气体排放意味着强烈的厄尔尼诺和拉尼娜事件会更加频繁地发生,这为人类对地球气候的影响提供了重要的新证据。30多年来,气候研究人员一直想搞明白人为引起的气候变化与厄尔尼诺和拉尼娜事件之间的联系。一些科学家长期以来观察到气候变化对海洋和大气的影响与人类活动中温室气体排放的增加之间存在关联。新研究探究了人类活动何时开始使厄尔尼诺和拉尼娜事件变得更加极端,并通过深度分析发现了人为温室气体活动与厄尔尼诺和拉尼娜事件变化之间的关系。这项研究历时五年,相关研究结果将帮助理解随着世界变暖,厄尔尼诺和拉尼娜将如何发生变化。 那么气候变化会如何影响厄尔尼诺和拉尼娜的发展呢?几十年的气候变化观测表明海洋表面温度正在升高。研究人员希望了解这种升温对过去一个世纪中的厄尔尼诺—南方涛动现象产生了什么影响。他们分析了43个“气候模型”产生的多地球气候系统计算机模拟。 首先,他们将1901年至1960年的模拟与1961年至2020年的模拟进行了比较。大多数结果显示,自1960年以来,“厄尔尼诺—南方涛动”的“变异性”增加。在这种情景下,他们的结果显示自1960年以来,强烈的厄尔尼诺和拉尼娜事件发生的频率高于平均水平,这一发现与同期的观测结果一致。然后,他们研究了在人类开始增加温室气体排放之前的几百年里的气候模拟,并将其与1960年以后的模拟进行了对比。这个分析更清楚地显示了1960年以后厄尔尼诺—南方涛动的极端变异性,进一步证实了人为引起的温室气体排放是罪魁祸首,这种强烈的变异性导致了全球范围内更加频繁和极端的干旱、洪水、热浪、森林大火和风暴。 以往的研究表明,厄尔尼诺—南方涛动在本世纪将继续发生变化。特别是,我们可以预期强度更大、频率更高的厄尔尼诺和拉尼娜事件,此外,强烈的厄尔尼诺事件在接下来的一年中更频繁地转变为强烈的拉尼娜事件。这些预测适用于各种排放情景。即使温室气体排放量大幅减少,全球变暖限制在《巴黎协定》规定的1.5摄氏度以内,在接下来的一个世纪仍然可以预期更频繁出现强烈的厄尔尼诺事件,这是因为太平洋海域蓄积了大量的热量,需要几十年的时间才能散失。当然,厄尔尼诺—南方涛动的变异性已经在产生影响。2015年的极端厄尔尼诺现象,导致澳大利亚大部分地区出现干旱,2020年至2022年期间罕见的“三重”拉尼娜现象导致澳大利亚东部发生了严重洪涝。 研究人员预测,2023年末期可能会出现厄尔尼诺现象,随着气候变化的加剧,我们应该为更多这类可能具有破坏性的气候事件做好准备。(王琳 编译)