JGR Oceans: 绝热过程对1993-2010年间北大西洋亚极地海区持续增暖的贡献

发布者:刘永玲发布时间:2022-05-18浏览次数:105

2022328日,Journal of Geophysical Research: Oceans在线发表海洋与大气学院的最新科研成果Adiabatic Processes Contribute to the Rapid Warming of Subpolar North Atlantic During 1993–2010”(绝热过程对1993-2010年间北大西洋亚极地海区持续增暖的贡献)。该成果由海洋大气学院/物理海洋教育部重点实验室林霄沛教授和吴德星教授带领的科研团队与美国马里兰大学赵健博士合作完成。

  北大西洋亚极地海区拥有复杂的海洋动力过程,在全球气候变化过程中起到关键作用。从上世纪90年代初期开始,该海区经历了一次年代际尺度上的持续增暖(图1)。前人的研究提出大西洋经向翻转环流以及携带的经向热输运是导致此次变暖的主因。考虑到海洋热含量,海表面高度和温跃层深度都表现出一致的增暖信号,我们提出海洋绝热过程(风场驱动罗斯贝波调整通过改变温跃层起伏造成热量垂向再分配)对这次增暖具有重要贡献,并利用多种简单海洋模式设置敏感性试验进行验证。

图 aIshii数据计算的北大西洋亚极地海区上450米热含量异常的时间序列(黑线,单位:1021J),高度计数据计算的海平面异常变化的时间序列(红线,单位:10-3m)。(b1993-2010 年间北大西洋亚极地海区上450米热含量变化趋势分布(单位:1016J/月)。(c1993-2010 年间北大西洋亚极地海区海平面异常变化趋势分布(单位:10-4m/月)。(d1993-2010 年间北大西洋亚极地海区温跃层深度异常趋势分布(单位:m/月)。

本研究通过分析罗斯贝波的信号传播特征和波导,证明了罗斯贝波的西向传播是以地形罗斯贝波和行星罗斯贝波两种形式共同完成的。前期的风场(1993年以前)激发了海表面高度的异常以后,其信号通过这两种罗斯贝波,以不同的时间延迟,沿着各自的波导向西传递,并在一定的时间延迟之后,造成了亚极地西部海区的增暖,其简要物理机制如图2所示。本研究从罗斯贝波调整造成的垂向热量再分配角度,揭示了海洋绝热过程对大西洋亚极地海区持续增暖的重要贡献,对该海区气候变化的理论研究提供了重要的线索和依据。


北大西洋亚极地海区在1993-2010年间快速增暖的物理机制示意图。等值线为水深,蓝色圆圈表示两个负风应力旋度信号源:CENTEAST。红色实线为斜压地形罗斯贝波的波导,蓝色实线为斜压行星罗斯贝波的波导。局地风场和非局地风场激发增暖信号,增暖信号进一步由这两种罗斯贝波传播,制造了此次快速增暖事件。

发表文章列表:

Hanshi Wang, Ziguang Li, Xiaopei Lin, Jian Zhao, Dexing Wu. Adiabatic processes contribute to the rapid warming of subpolar North Atlantic during 1993–2010. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2022, 127(4): e2021JC018234.

文章链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021JC018234