厄尔尼诺现象对海洋热量预算的研究取得了进展

                                          厄尔尼诺现象对海洋热量预算的研究取得了进展


                                          厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)是气候系统中最重要的年际尺度变化。虽然它起源于热带太平洋,但它对全球天气系统有很大影响。厄尔尼诺现象伴随着大气,海面和地表变暖(“发热”),厄尔尼诺现象后全球表面温度达到峰值。然而,海洋的平均深度大约是4000米“发烧”还是像大气层或海面一样“烧毁”? 这个关键的科学问题在学术界一直存在争议。例如,着名的海洋Argo浮标的父亲Dean Roemmich在2011年的GRL上发表了一篇论文,指出在厄尔尼诺现象中,海面变暖,但海洋失去热量,即“海洋发烧” 。 2016年,着名的物理海洋学家G.约翰逊在同一杂志上发表了另一篇论文:在厄尔尼诺现象中,海洋吸收了更多的热量,即海洋会产生“海洋热”。引起争议的原因是传统地下观测资料的质量不足,海气界面热通量的直接观测数据差异很大。 中国科学院大气物理研究所副研究员程丽静和研究员朱江最近在“气候学报”上发表了题为“与ENSO相关的海洋热含量演变”的论文,系统地回答了上述争议。合作者包括美国NCAR的K.E.Trenberth和J.Fasullo,欧洲中心的Michael Mayer和Magdalena Balmaseda。 为了解与ENSO相关的全球和地方海洋热预算,该研究使用了多组独立观测,再分析和模拟数据。例如,由大气构建的海洋地下温度网格观测数据(IAP数据),当前最佳海洋再分析数据(ORAS5)之一,气候模型数据(CESM聚合模拟数据LENS)和基于间接方法的体积观测数据(Q)。多个数据和独立数据的联合使用和联合分析突出了每个数据的优势,并大大提高了结论的可靠性。 该研究发现,全球海洋在厄尔尼诺现象之后和之后都会失去热量,导致海洋“燃烧”。全球海洋的散热伴随着复杂的热量变化和不同盆地的交换。该研究还进一步探讨了从全球到局部不同区域的海洋能量变化,如:径向平均值,纬向平均值,不同深度平均值和不同盆地热量变化。最后,该研究大致阐明了厄尔尼诺现象的主要热变化过程(示意图)。 在海洋中,厄尔尼诺现象导致东西方向的热异常,包括热带太平洋和印度洋,包括赤道和赤道外的热交换,以及近地表(100米以上)的相反热量变化和地下(低于100米)。海洋还与大气交换了大量的热量。在热带太平洋,海洋能量被提取到大气中,导致海洋降温,导致中东和太平洋降水增加。降水伴随着水从气态凝结成液态,在大气中释放热量,激发大气环流中的异常并在全球范围内扩散,调节全球天气系统(即“大气桥”或“干扰”相关”)。但是在东印度洋,西太平洋和大西洋,天气晴朗,雨水少,海洋吸收更多的热量来温暖这些地方的海洋。热带地区以外的情况比较复杂,但平均而言,除南太平洋外,南北30度以外的海洋热量变化相对较小。 在这些复杂的能源交换中,太平洋释放出最大的热量,印度洋和大西洋的变暖并不能完全补偿太平洋的能量释放,最终导致全球变冷。海洋(“海洋发烧”)。 值得注意的是,由于观测数据的局限性,该研究仅关注ENSO平均引起的海洋热预算。 ENSO的不对称性和ENSO的不同形式的热量变化尚未进一步积累以获得答案。另外,南北纬30度以外的海域,由于ENSO信号相互抵消,净热变化较弱,其余的气候系统变化和观测,模式误差都有相同的影响,净热变化仍然是一个很大的错误,等待更多的分析。 纸链接 https://journals.ametsoc.org/doi/10.1175/JCLI-D-18-0607.1 在厄尔尼诺现象中,低纬度海洋热量变化和海洋热量预算图(红色用于海洋变暖,热量含量增加;蓝色用于冷却,热量含量减少)。绿色箭头是与厄尔尼诺相关的热量传递。

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