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| 中國海洋大學(xué)在中尺度海氣相互作用研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展 |
| http://www.netislanduk.com 2024年9月27日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國海洋大學(xué)深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心/物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳立新院士領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)在中尺度海氣相互作用研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次揭示了中尺度海氣熱力耦合對全球變暖的響應(yīng)機(jī)制。成果以“Midlatitude
mesoscale thermal Air-sea interaction enhanced by
greenhouse warming”(《全球變暖下中緯度中尺度熱力耦合增強(qiáng)》)為題，在線發(fā)表于Nature
communication(《自然·通訊》)期刊。研究成果由中國海洋大學(xué)“青年英才工程”第一層次教授馬曉慧為第一作者，物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室原科研博士后、嶗山實(shí)驗(yàn)室助理研究員張行之為通訊作者，聯(lián)合學(xué)校及嶗山實(shí)驗(yàn)室科研人員共同合作完成。
中尺度海氣相互作用對海洋環(huán)流和氣候系統(tǒng)變異有至關(guān)重要的調(diào)控作用。然而，受到當(dāng)前氣候模式分辨率的限制，中尺度海氣相互作用對全球變暖的響應(yīng)仍然未知。同時，科學(xué)評估全球變暖對中尺度海氣耦合影響的理論框架目前也相對缺乏。
圖1.（a，b）冬季ERA-5再分析資料和CESM-HR模擬的中尺度海溫(SST)-潛熱通量(LHF)耦合強(qiáng)度的變化趨勢。（c）CESM-HR中歷史時期渦旋對應(yīng)的海溫和潛熱通量異常。（d）歷史（1956-2005）及未來時期（2063-2100）西邊界流海區(qū)冷暖渦旋兩倍半徑內(nèi)的中尺度海溫-潛熱通量耦合強(qiáng)度。（e）未來與歷史情境下的中尺度海溫-潛熱通量耦合強(qiáng)度的差異，紅色代表暖渦，藍(lán)色代表冷渦，從左至右依次為黑潮延申體、灣流、厄古拉斯回流及巴西-爾維納斯匯流。
本研究利用中國海洋大學(xué)聯(lián)合國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)合作研發(fā)的高分辨率地球系統(tǒng)模式（CESM）、歐洲預(yù)報中心（ERA-5）再分析資料以及國際耦合模式比較計(jì)劃（CMIP6）多模式數(shù)據(jù)，重點(diǎn)探討了中緯度西邊界流區(qū)域冬季中尺度海表溫度（SST）與潛熱通量（LHF）的熱力耦合對氣候變化的響應(yīng)。研究表明，在全球變暖背景下，主要西邊界流區(qū)域的中尺度SST-LHF耦合普遍增強(qiáng)，表現(xiàn)為冷暖渦之間非線性的加劇，且這一變化在北半球更為顯著（圖1）。為了理解這一現(xiàn)象的動力機(jī)制，科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個將中尺度熱力耦合的變化與大尺度因素聯(lián)系起來的理論框架。進(jìn)一步研究顯示，中尺度熱力耦合的變化由歷史背景風(fēng)場、SST及其變暖速率共同決定。在這些因素中，大尺度SST及其變暖速率是驅(qū)動中尺度耦合增強(qiáng)以及南北半球間不對稱的主要因素。
上述成果所用研究方法，有效補(bǔ)充了中尺度海氣耦合對全球變暖響應(yīng)的理論框架，可以更好地評估全球變暖背景下中尺度熱力耦合的未來變化趨勢；同時成果也強(qiáng)調(diào)，在氣候模式中解析中尺度海氣耦合對提升未來天氣和氣候系統(tǒng)預(yù)測的可靠性有重要意義。研究得到國家自然科學(xué)基金、嶗山實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新計(jì)劃、山東省自然科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者基金等項(xiàng)目資助。
通訊員：侯霞
馬曉慧教授（左）與張行之助理研究員
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52077-z
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