全球变暖模拟显示厄尔尼诺/拉尼娜温度周期可能结束

2021年08月30日 09:37 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,迄今为止进行的最高分辨率的全球变暖模拟揭示了厄尔尼诺/拉尼娜温度周期的可能结束。东太平洋温暖的厄尔尼诺和寒冷的拉尼娜现象之间的循环(通常被称为厄尔尼诺-南方涛动,ENSO)至少在过去11000年里一直没有大的中断。

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根据韩国釜山大学IBS气候物理中心(ICCP)、德国汉堡马克斯-普朗克气象研究所和美国夏威夷大学马诺阿分校的科学家团队在《自然-气候变化》杂志上发表的一项新研究,这种情况在未来可能会改变。

该团队进行了一系列的全球气候模型模拟,其空间分辨率达到了前所未有的海洋10公里和大气25公里。在韩国最快的超级计算机之一(Aleph)的推动下,新的超高分辨率气候模型模拟现在可以真实地模拟大气中的热带气旋和赤道太平洋中的热带不稳定波,这两者在厄尔尼诺和拉尼娜事件的产生和终止中发挥着基本作用。“我们的超级计算机不间断地运行了一年多,完成了一系列涵盖当今气候和两种不同全球变暖水平的世纪模拟。该模型产生了2万亿字节的数据;足以填满大约2000个硬盘,”进行实验的Sun-Seon Lee博士说。

在分析这个巨大的数据集时,该团队专注于一个长期存在的问题:厄尔尼诺-南方涛动将如何应对温室气体浓度的增加而变化。“两代气候科学家已经使用不同复杂程度的气候模型研究了这个问题。一些模型模拟较弱;另一些模型预测在未来更温暖的气候中,东太平洋温度波动较大。团队仍然没有结论。”共同通讯作者、ICCP主任Axel Timmermann教授说。他补充说:“这些模型的共同点是,他们在加拉帕戈斯以西的赤道太平洋的模拟温度与观测值相比总是太冷。这使他们无法正确地代表正负反馈过程之间的微妙平衡,而正负反馈过程在厄尔尼诺-南方涛动周期中非常重要。”

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通过以最高的计算分辨率捕捉小规模的气候过程,ICCP团队能够减轻这些海洋温度的偏差,导致厄尔尼诺-南方涛动及其对全球变暖的反应的表述有了很大的改善。该研究的第一作者、ICCP的前博士后研究员Christian Wengel博士说:“我们的计算机模拟结果清楚表明:二氧化碳浓度的增加将削弱厄尔尼诺现象温度周期的强度。”

通过追踪热量在大气/海洋耦合系统中的移动,科学家们确定了厄尔尼诺现象系统崩溃的主要罪魁祸首。未来的厄尔尼诺事件将由于水蒸气的蒸发而更快地将热量流失到大气中,而水蒸气有冷却海洋的趋势。此外,未来热带太平洋东部和西部的温差减少,也会抑制厄尔尼诺现象周期中温度极端的发展。然而,这两个因素被预测的未来热带不稳定波的减弱所部分抵消。通常情况下,这些海洋波浪在拉尼娜条件下发展,可以包括地球整个周长的30%。它们将较冷的赤道水域替换成较暖的非赤道水域,从而加速了拉尼娜事件的消亡。新的计算机模拟,解决了这些波的详细结构,证明了厄尔尼诺-南方涛动的相关负反馈将在未来减弱。

“在厄尔尼诺-南方涛动系统中存在着一场正负反馈之间的拉锯战,在气候变暖的情况下,它向负的一方倾斜。这意味着未来的厄尔尼诺和拉尼娜事件不能再充分发展其振幅,”ICCP校友Malte Stuecker教授评论说,他是该研究的共同作者,现在是夏威夷大学马诺亚分校海洋学系和国际太平洋研究中心的副教授。

根据这项新研究,即使东赤道太平洋温度的逐年波动可能随着人类引起的变暖而减弱,但由于气候变暖时水文循环的加强,与厄尔尼诺和拉尼娜有关的极端降雨的相应变化将继续增加,正如国际太平洋研究中心的科学家和他们的国际合作者最近的研究中所显示的。

“我们的研究记录表明,有增无减的变暖可能会使世界上最强大的自然气候变化结束,而这种‘摆动’已经运行了数千年。我们还不知道这种潜在的无模拟情况的生态后果,”Axel Timmermann说,“但我们急于想知道。”

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