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《中国科学院海洋研究所在全球变暖背景下西北太平洋海洋热浪事件归因研究中取得重要进展》

  • 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：2023-02-18

  • 近日，中国科学院海洋研究所尹宝树研究员团队在全球变暖背景下西北太平洋海洋热浪事件归因研究中取得重要进展，相关成果发表于地学领域Top期刊Bulletin of the American Meteorological Society（IF=9.116）上。

    极端天气气候事件归因旨在量化人类活动与自然强迫对特定事件发生频率或强度等特征的相对贡献，是气候变化领域的国际前沿和热点方向。归因结果是决策者制定应对气候变化减缓政策和适应方案的重要科学依据。极端事件归因研究长期聚焦陆地热浪、干旱或极端降雨等，对海洋极端事件的关注严重不足，极大制约了有关气候变暖致灾风险的全面认知。

    海洋热浪是一定海域内发生的较长时间海水异常偏高的现象。2021年7月，日本海及邻近海域的西北太平洋区域发生了破纪录的海洋热浪事件，沿岸一些区域温度异常甚至超过4℃，造成了重大生态和经济损失。为了明确人类活动与自然强迫对该次海洋热浪事件发生的相对贡献，研究团队利用了CMIP6模式多成员集合归因试验：一组为包含了人为强迫和自然强迫在内的全强迫模拟试验（ALL）；另一组为仅包含自然强迫的模拟试验（NAT）。通过对比两组试验中与此次热浪强度相当的事件发生概率，发现人为强迫使得类似事件的风险增加43倍，这主要取决于气候变化导致的平均海表温度的增暖而不是由于海温变率的变化。研究人员进一步采用条件归因的思路，基于与本次事件相似的环流型和相似的ENSO相位和非相似条件的比较，发现西北太平洋区域大气反气旋系统和拉尼娜均可使得类似强度海洋热浪发生概率加倍。研究首次在同一方法框架下，量化并客观比较了人为强迫、自然强迫等外强迫因素、大气环流和ENSO等气候系统内部自然变率对类似海洋热浪事件的贡献。

    文章第一作者为中国科学院海洋所李德磊副研究员，通讯作者为尹宝树研究员。合作者包括中国气象科学研究院陈阳研究员、中国科学院海洋所齐继峰副研究员、朱聿超副研究员以及国家气候中心陆春晖研究员。研究得到了国家重点研发计划政府间合作重点专项、国家自然基金、中国科学院B类先导专项、中国科学院青促会、泰山学者青年专家项目等的联合资助。

    论文信息：Li, D., Chen, Y., Qi, J., Zhu, Y., Lu, C. & Yin, B., (2023). Attribution of the July 2021 Record-Breaking Northwest Pacific Marine Heatwave to Global Warming, Atmospheric Circulation, and ENSO. Bulletin of the American Meteorological Society, 104(1), pp.E291-E297. 

    论文链接： https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/104/1/BAMS-D-22-0142.1.xml

  • 原文来源：http://www.qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202302/t20230214_6677683.html
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  • 《中国科学院海洋研究所在晚上新世北太平洋副热带环流演化研究中取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
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    • 发布时间：2025-07-31
    • 近日，中国科学院海洋研究所古海洋与古环境研究组在国际地学期刊Global and Planetary Change（《全球和行星变化》）发表了题为“Enhanced and southward North Pacific subtropical gyre circulation following the intensification of Northern Hemisphere Glaciation”的研究论文。该研究系统重建了中纬度西北太平洋黑潮主流区在晚上新世北极冰盖发展过程中的表层水文环境演化历史，揭示了北太平洋副热带环流对北半球冰川作用加强的响应过程。 北太平洋副热带环流（NPSG）按顺时针方向由北赤道流（NEC）、黑潮（KC）、北太平洋流（NPC）和加利福尼亚流（CC）组成，该环流的一部分在东北太平洋分裂为向北流动的阿拉斯加流（AC）。NPSG通过输送低纬西太平洋的热量到中高纬地区实现热量和水分的再分配，在北太平洋乃至全球的气候调节中发挥着至关重要的作用。现代物理观测和模拟研究表明，随着温室气体增加和全球气候变暖，NPSG在过去半个世纪中发生了明显的增强和向极移动。然而，由于观测时间相对较短，目前难以准确评估超过年代际时间尺度的环流系统的整体变化，NPSG在地质历史中关键气候转变期的长时间尺度变化研究正好弥补了这一不足。上新世晚期（约3.6至2.58百万年）是新生代以来全球气候由相对温暖的早上新世向明显变冷的早更新世过渡的关键时期，其间北半球冰川作用（NHG）自约3.6百万年前开启，并在约2.7百万年前进一步加强（iNHG），北极冰盖也在此时最终形成。因此，对这一时期NPSG的研究可以为预测未来全球变暖情景下NPSG的变化提供重要参考。 研究团队利用深海钻探计划（DSDP）第31航次在西北菲律宾海九州－帕劳海脊上获取的296孔岩心沉积物，基于生物地层事件和底栖有孔虫氧同位素建立的年龄框架，结合浮游有孔虫壳体的氧同位素组成（δ1?O）和Mg/Ca比值重建了距今3.8至1.8百万年间中纬度西北太平洋黑潮主流区的表层海水温度（SST）与表层海水盐度（SSS）的演化序列，并结合黑潮延伸流、加利福尼亚流和阿拉斯加流区域现有的古记录，系统地研究了NPSG在约2.7百万年iNHG前后的变化。 研究发现，2.7百万年后，随着晚上新世北半球冰川作用的加强，296站位的 SST 和 SSS 表现出与全球变冷气候截然相反的明显升高，表明黑潮的进一步加强，导致更多的暖咸水涌入中纬度西北太平洋。同时，加利福尼亚流和阿拉斯加流区域的表层海温在2.7百万年后也同步升高，暗示了加利福尼亚流和阿拉斯加流与黑潮相似，在iNHG之后都明显增强。北太平洋这三个边界流的一致加强揭示了NPSG在iNHG后经历了整体增强。然而，黑潮延伸体和加利福尼亚流北部边缘区域的表层水温却表现为显著的持续变冷趋势，这指示着NPSG不仅强度增强，其北缘也发生了明显的南移，进而使这两个区域在此时受高纬地区寒冷淡水的控制。通过对晚上新世赤道太平洋的气候模式和北太平洋多个区域的海洋-大气环流变化的分析，研究进一步指出，在iNHG后，赤道太平洋由iNHG前的类厄尔尼诺态转变为类拉尼娜态，类拉尼娜态下沃克环流增强，结合同时加强的中纬度纬向大气环流和西风带，共同驱动了NPSG的增强。在经向上，随着约2.7百万年北半球冰川作用的加强，北太平洋大气环流也经历了由哈德莱环流主导转向哈德莱环流减弱-费雷尔环流增强的格局调整，进而驱动了NPSG北缘的向南移动。 本研究阐明了海洋环流在大气环流调控下响应气候转型的机制过程，为理解现代气候变化背景下NPSG可能的响应趋势提供了地质证据支持。结果预示在未来气候不断变暖的情况下，北太平洋副热带环流可能会减弱并持续向高纬移动。 中国科学院海洋研究所博士研究生唐璐瑶为论文第一作者，中国科学院海洋研究所常凤鸣研究员、自然资源部第一海洋研究所李铁刚研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的联合资助。 论文信息： Luyao Tang, Fengming Chang*, Jia Wang, Fang Qian, Junru Zhang, Tiegang Li*, 2025. Enhanced and southward North Pacific subtropical gyre circulation following the intensification of Northern Hemisphere Glaciation. Global and Planetary Change, 253, 104953. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.104953.
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