南部西风带的变化对南极绕极流的强度和位置会产生重大影响,南极绕极流是世界上最大的洋流,会在全球范围内形成了海洋环流。在这方面,一个关键因素是风驱动富含二氧化碳的深海团上升流,由于上层水体相对温暖,影响了南极西部冰盖的稳定性和南大洋的碳收支。
研究小组根据沉积物岩心,调查了智利近海输入到太平洋的降水驱动沉积物变化。评估过去的100万年间的变化异常,确定了什么叫做旋进周期:由地球轨道参数的自然变化引起的变化;在这种情况下,其轴的旋转周期性变化大约每21000年发生一次。这些和其他轨道周期的变化通常被认为是过去百万年来延长冰川和间冰期交替的主要驱动力。最初很难解释智利北部阿塔卡马沙漠南缘的大陆为什么会出现沉积物成分的变化。在21000年期间,这个区域降水量有明显的变化,但在间冰期和冰川的长期周期中,降水量的变化并不太明显。
这一现象的本质最终在美国气候模型专家John Chiang(加州大学伯克利分校)的帮助下得到了解释:他们的气候模型表明,沉积核中记录的降水变化与亚热带太平洋高空风的结构有关。在这方面,高空风在21000年周期中变成一个副热带北风分量、一个中间分量和一个副极地风分量。这项研究为南太平洋南部西风带高空风的长期变化提供了第一个证据。研究结果还表明,与南半球其他地区相比,热带和中高纬度地区之间的大气联系更为密切,这种紧密联系对全球翻转环流和海洋中大气二氧化碳的储存产生了影响。
该研究结果对于了解研究相对不足的南半球目前和未来的大规模气候机制也很重要。另一个重要方面是出现全球气候现象厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的热带太平洋与和南极西部的耦合。相关卫星观测数据显示,在过去几十年中,南极西部冰盖对太平洋地区ENSO的高度敏感性,在更长的时间尺度上也很可能是显著的。许多气候模型预测,随着厄尔尼诺事件发生频率和事件强度的增加,南太平洋的高空风发生变化,将降低南极西部冰盖的稳定性,同时对南太平洋的二氧化碳含量的储存产生负面影响。
(郭亚茹 编译,於维樱 审校)