赤道附近的地下海洋混合显着影响气候理解和可预测性

赤道附近的地下海洋混合显着影响气候理解和可预测性

佛罗里达州立大学和佛罗里达农工大学的研究人员是一个国际团队的成员,该团队已经确定了赤道海洋在通过称为海洋混合的过程预测气候变化影响方面发挥的关键作用。

该团队为期三年的研究结果已发表在《通信地球与环境》杂志上。

“准确预测主要洋流的路径对于预测海洋气候以及随后的整个气候是必要的,”FSU 海洋与大气预测研究中心和 FAMU 的研究员徐晨说。“赤道附近有如此强烈的水交换,它应该适用于广阔的赤道海洋的所有部分。”

海洋是科学家了解气候变化的基础。在基本层面上,海水从大气中吸收大量的二氧化碳和热量。但是海水的混合——风、潮汐、冷却和变暖产生的机械力导致的盐度、营养物质、气体和温度等性质的变化——会影响碳和热量的吸收以及大范围的海洋气候。

海洋混合主要在水面进行了研究,因为表面与大气中发生在其上方的天气事件相互作用,例如热带气旋。然而,这项研究是同类研究中的第一项,揭示了存在于海洋表面和已知边界之外的关键混合路径。

Chen 与 Pierre Welander 海洋学和环境科学教授 William Dewar 以及中国科学院的合作者使用声学多普勒电流剖面仪和电导率、温度和深度传感器等仪器来记录海水温度、盐度水平、速度和整体运动.

“最近的其他研究提出了大规模洋流直接驱动海洋混合的途径,但他们的结果表明,这些途径仅限于海洋表面或地形边界,”陈说,他在研究时曾在杜瓦的指导下担任博士生始于 2018 年。“我们的研究提供了第一个观察证据和数值验证,证明了远离地表和边界的关键混合路径的存在。”

Chen 作为 COAPS 的博士后研究员继续进行这项研究,目前仍在受礼节性预约在那里进行研究,他使用麻省理工学院的大气环流模型验证了数据,这是一种解决海洋或大气中发生的运动方程的数字代码。

如果地下海洋混合强烈,则较大的洋流可以消散、分裂并转变为不同方向的较小洋流,而弱混合则允许洋流继续前进。研究中发现的海洋混合强度与厄尔尼诺-南方涛动有关,这是一种影响大气环流并决定全球温度和降水的年度气候模式。

在这项研究中看到的混合类型之前曾在黑潮附近观察到,黑潮是日本近海的一股强烈洋流,对亚洲气候产生强烈影响。

研究中观察到的地下混合可能发生在赤道附近,因为赤道两侧水域的物理性质自然不同。这个强烈相互作用和混合的区域在海洋表面以下 200-400 米之间延伸。因为海水的实际混合极其困难,所以任何促进混合的机制都是有用的。较浅的水域不容易与较深的水域混合,因此这种垂直混合是一个重要的观察结果。

“地表以下混合的能量没有地表那么多,但由于赤道占据了海洋的很大一部分,基于能量的影响很小的东西会产生更大的影响,因为广阔的地区,”杜瓦说。“了解这些较大洋流的流动对于创建更准确的海洋模型至关重要。”

该团队的下一步工作是调查赤道海洋其他部分的混合情况以及与 ENSO 的特定联系,ENSO 是全球天气的一个关键指标,表明厄尔尼诺现象或拉尼娜现象是否会每年回归。拉尼娜是厄尔尼诺现象中较冷的对应物,两者之间的模式往往每两到七年发生一次变化。

中国科学院海洋研究所的周辉领导了这项研究,其他贡献者包括青岛海洋科学与技术试点国家实验室、北京应用气象研究所、地球信息工程国家重点实验室的研究人员在西安,Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l'Environnement,和斯克里普斯海洋研究所。

该研究得到了中国科学院战略性先导研究计划、国家自然科学基金委、国家自然科学基金委和法国研究部的资助。

Tags: 地理, 气候

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