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大气所揭示大西洋经圈翻转环流对格陵兰冰盖消融的响应

大气所揭示大西洋经圈翻转环流对格陵兰冰盖消融的响应

  大西洋经圈翻转环流(AMOC, Atlantic Meridional Overturning Circulation)是全球气候系统的重要组成部分,AMOC将海洋在低纬度地区获得的热量向高纬度海域输送并在高纬度海域向大气释放热量,因此被称为热传输带。早期的研究发现AMOC的强度变化可以影响北大西洋乃至全球的气候。尽管参加第三次及第五次模式比较计划的集合模拟结果表明,AMOC在全球变暖情景下会减弱。值得指出的是,大多数参加模式比较计划的模式并不包含冰盖分模式。近来的观测表明格陵兰冰盖的消融正在加速,随之可能导致大量的淡水注幸运28入高纬度海域,并进而减少海表海水的密度,可能减少高纬度海洋的深海对流,减弱AMOC的强度。

  围绕上述科学问题,中国科学院大气物理研究所于雷和郜永祺等研究人员与挪威南森环境与遥感中心、皮耶克尼斯气候中心等合作,利用气候模式研究了AMOC对高纬度海洋淡水增加的响应以及对东亚气候的影响,研究结果指出:1)海洋模式中垂直混合的参数化方案对AMOC在持续增高的淡水强迫下的响应有重要影响,采取与海水层结相关的垂直混合参数化方案所模拟的AMOC,在持续增高的淡水强迫下具有“自愈”能力:即先减弱再逐步恢复。这一研究结果有别于此前国内外的大部分研究工作所提出的在持续淡水强迫下的AMOC“中断”或持续减弱的结果;2)当AMOC减弱的程度达到一定的阈值,可以幸运28引起东亚气候的异常响应。这一机制可以描述为:与AMOC减弱相对应的大西洋海表温度异常通过大气桥可以引起热带东太平洋海温出现年代际类ENSO模态,同时热带西太平洋上空Walker环流上升支东移,最终导致东亚夏季风减弱;3)当格陵兰冰盖的融化引起淡水的注入主要集中在格陵兰东岸时,AMOC的减弱程度相对于沿格陵兰西岸或全岸更加显著。这一结论意味着,IPCC AR5中淡水沿着格陵兰全岸均一地注入北大西洋海域所得到的没有显著变化的AMOC的结果,需要采用更接近实际的排放位置的试验做进一步评估。

  上述研究结果已陆续在《科学通报》(英文版)、Advances in Atmospheric Sciences Climate Dynamics 等杂志发表。

  论文信息:

  1)Yu Lei, Yongqi Gao, Odd Helge Otter?, The sensitivity of the Atlantic meridional overturning circulation to enhanced freshwater discharge along the entire, eastern and western coast of Greenland. Climate Dyn. 2016, 46: 1151-1369.

  2) Yu, L., Y. Q. Gao, The spatial and temporal response of Ocean Heat Transport and its mechanism in an enhanced freshwater experiment in North Atlantic. Acta Meteorological Sinica, 2011, 25 364-375.幸运28

  3)Yu, L., Y. Q. Gao, H. J. Wang, et al., The responses of East Asian summer monsoon to the North Atlantic Meridional Overturning Circulation in an Enhanced Freshwater Perturbation Simulation, Chinese Sci Bull, 2008, 54, 4724-4732.

  4)Yu, L., Y. Q. Gao, H. Drange and H. J. Wang,Revisiting effect of ocean diapycnal mixing on Atlantic meridional overturning circulation recovery in a Freshwater Perturbation Simulation, Adv. Atmos.Sci., 2008, 24, 597-609.