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《自然资源部第一海洋研究所在印度洋气候变化及预测研究领域取得重要进展》

  • 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：2022-11-29

  • 近日，自然资源部第一海洋研究所科研团队在印度洋偶极子的形成机理及未来变化趋势方面取得重要进展，相关研究成果发表于国际知名学术期刊《Science Advances》。该项研究成果是关于印度洋气候模态特征及变化机理的一个全新科学认知，为显著提高印度洋偶极子预测水平提供了重要理论支撑，对印度洋周边地区应对气候变化、海洋防灾减灾和我国海上丝绸之路建设具有重要意义。

    印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole，IOD）是热带印度洋气候系统中最强的年际异常信号，可导致干旱、洪涝和山火等多种极端气候事件，对印度洋周边区域乃至全球气候变化、生态环境和社会发展均具有深远影响。在全球变暖条件下，IOD的发生频率显著升高，但原因并不清楚。

    该项研究首次发现早发型IOD增多是导致IOD发生频率升高的根本原因。早发型IOD在夏季最为显著，比传统型IOD提前约一个季节。在上个世纪，早发型IOD数量很少，而由厄尔尼诺引发的传统型IOD则是IOD的主导类型。进入本世纪后，由于早发型IOD的迅速增多，使其逐渐成为与传统型IOD数量相当的IOD主要类型。

    该项研究进一步发现，在全球变暖过程中夏季风爆发提前、海洋-大气正反馈增强是导致早发型IOD增多的根本原因。气候模式结果显示，在未来温室气体持续增多的情况下，早发型IOD发生频率还将继续升高。这将会增强印度洋周边地区夏季的气候变率，增大连续IOD的发生频率，从而增加极端气候事件的发生概率。

    自然资源部第一海洋研究所海气中心孙双文研究员为该论文第一作者，方越研究员为通讯作者。该研究获得了海洋一所基本科研业务费专项资金、国家自然科学基金、山东省泰山学者攀登计划等项目资助。

    论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add6025

  • 原文来源：https://www.fio.org.cn/science/xshd-detail-10830.htm
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    • 近日，依托自然资源部第一海洋研究所的自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室在北极海洋热浪研究方面获得重要发现。 海洋热浪（Marine Heatwave, MHW）是指海洋温度超过一定阈值的持续性极端增暖事件，反映海温的极端增温变化，对海洋生态系统以及天气和气候演变都具有重要影响；总热暴露度（Total Heat Exposure, THE）包括海洋热浪与长期增暖趋势，是包含了气候变化趋势的极端增暖事件，这两类极端事件在全球海洋中普遍存在。在过去的几十年中，随着气候变暖MHW和THE极大地影响了海洋生态系统的健康。 以往的研究指出，北冰洋边缘海的海洋热浪强度与世界其它中低纬度大洋的强度相当。然而，北极大气和海洋均存在放大现象，即北极表层气温和整个北冰洋的海洋增温都远超过全球平均水平，且北冰洋存在着独特的海洋生态系统，但北极MHW和THE的未来变化尚不清楚。 研究团队利用最新的第6次国际耦合模式比较计划（CMIP6）多气候模式模拟结果，深入研究了北极MHW和THE的未来变化趋势，发现：在气候变暖背景下，北极的MHW和THE将会显著增强。尤其值得注意的是，在高二氧化碳排放情景下，到21世纪末北极MHW强度的增幅将达到全球平均增幅的七倍，该研究团队据此提出了“北极海洋热浪放大”的新概念。进一步研究发现，北极MHW强度增强主要是由于北极海冰退缩、开阔海域增加、北极海-冰-气相互作用增强导致的。“北极海洋热浪放大”现象说明北极海洋生态系统将受到远超全球平均水平的气候变化的影响，亟需制定实施相应的应对策略，共同采取针对性保护措施。 该研究成果以“Arctic Amplification of Marine Heatwaves under global warming”为题，发表在著名国际学术期刊《Nature Communications》上。该研究由自然资源部第一海洋研究所、中国科学院海洋研究所、德国极地与海洋研究所和南京大学合作完成。何琰助理研究员和舒启研究员为共同第一作者，乔方利研究员和王强研究员为共同通讯作者。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52760-1 近年来，自然资源部第一海洋研究所舒启研究员带领科研团队基于数值模拟等方法，在北极气候变化研究领域取得了系列创新性研究成果：研究揭示了北冰洋大西洋化中海-冰-气相互作用的变化规律及其对大西洋化的作用（Shu et al., 2021, Nature Communications）；原创提出了“北冰洋放大”现象，发现了其驱动机制（Shu et al., 2022, Science Advances）；系统评估了气候模式对北极海冰和海洋的模拟能力、诊断出了模式的共性偏差，并提出了有效的改进方案（Shu et al., 2020, Geophysical Research Letters; Shu et al, 2023, Geoscientific Model Development; Pan et al., 2023, Geophysical Research Letters）；针对北极气候变化研究，发展了新版本的地球系统模式（Shu et al., 2024, Ocean Modelling）；在国际上首次提出了“北极海洋热浪放大” 新概念，并揭示了其形成机制（He et al., 2024, Nature Communications）。 相关论文链接： He et al., 2024, https://doi.org/10.1038/s41467-024-52760-1 Pan et al., 2023, https://doi.org/10.1029/2022gl102077 Shu et al., 2020, https://doi.org/10.1029/2020GL087965 Shu et al., 2021, https://doi.org/10.1038/s41467-021-23321-7 Shu et al., 2022, https://doi.org/10.1126/sciadv.abn9755 Shu et al., 2023, https://doi.org/10.5194/gmd-16-2539-2023 Shu et al., 2024, https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2023.102308
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  • 《自然资源部第一海洋研究所科研团队在印度洋偶极子研究领域取得重要进展》
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    • 编译者：熊萍
    • 发布时间：2024-11-03
    • 自然资源部第一海洋研究所海气相互作用与气候变化科研团队在印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole，IOD）的变化趋势方面取得重要进展。近日，相关研究成果分别以“Weakening of La Ni?a impact on negative Indian Ocean Dipole under global warming”和“Increased frequency of consecutive positive IOD events under global warming”为题发表于国际地学权威期刊《Geophysical Research Letters》。 IOD是热带印度洋气候系统中最强年际异常信号，会引起干旱和洪涝等气候异常事件，对印度洋区域乃至全球气候变化、生态环境和社会发展具有深远影响。在全球变暖条件下，IOD不仅频率增加，而且出现了与历史阶段截然不同的全新发展特征。这些变化增加了印度洋海气过程的复杂性，对IOD生消和印度洋气候的预测构成了新挑战。 团队研究发现，在全球变暖条件下，IOD原有的形成和维持机制发生了根本性变化： 第一，IOD的独立性增强，太平洋信号对IOD的影响减弱。IOD分为正负两种位相，负IOD能够导致与正IOD相反的气候异常。上世纪，发生在太平洋的厄尔尼诺和拉尼娜分别是正、负IOD的主要触发机制。所有拉尼娜均导致了负IOD发生。而进入本世纪后，这一比例下降至不足1/3。模式结果显示，未来拉尼娜对IOD的影响还将持续减弱。该现象的成因是全球变暖条件下印度夏季风爆发提前，在负IOD的发展季节形成赤道东风异常，削弱了由拉尼娜导致的赤道西风异常，从而抑制了负IOD生成（Zu et al., 2024, Geophysical Research Letters）。与此同时，厄尔尼诺对正IOD的影响也逐渐减弱，独立于厄尔尼诺的正IOD不断增多（Sun et al., 2022, Science Advances）。 第二，IOD的连续性增强。连续正IOD是指正IOD事件在两年及多年中连续发生，导致气候异常产生多年积累，造成持续时间更长、更加严重的气候灾害。上世纪连续正IOD十分罕见，但在本世纪的前20年中，连续正IOD已经发生3次。至本世纪末，连续正IOD的频率将上升131%，65%的正IOD将以连续正IOD的形式出现。研究还揭示了连续正IOD增多的三个原因：ENSO准两年周期减弱、厄尔尼诺频率升高和IOD的季风触发因子更加活跃（Wang et al., 2024,  Geophysical Research Letters）。 IOD在全球变暖条件下发生了重要变异，当前亟需调整和优化预报策略以获取更加可靠的IOD预测结果。这些研究成果丰富和加深了对IOD变化机理的科学认识，为有效预测IOD生消和准确预估印度洋气候变化奠定了重要的科学基础，对印度洋周边地区应对气候变化和海洋防灾减灾具有重要意义。 两篇研究成果论文的第一作者分别为自然资源部第一海洋研究所海气中心祖永灿助理研究员和自然资源部第一海洋研究所2022级硕士研究生王建虎，通讯作者均为自然资源部第一海洋研究所海气中心孙双文研究员。 论文链接： https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL110039 https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL111182 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add6025
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