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21世紀後強全球增暖會減弱ENSO振幅

2024-07-05科學

導語

「今天的講座到此結束,下一次講座我們將和大家一起繼續深入探討氣候變遷的相關問題,大家可以留下自己的問題,我們總會在下一次的講座中為大家一一解答。」

謝尚平教授正在結束自己本次的講座,在座的同學們也都紛紛報以熱烈的掌聲。

謝尚平教授所做的講座主題正是「氣候變遷」,很多同學也都對「氣候變遷」這個課題感到非常的好奇。

作為未來的精英人才,深入了解「氣候變遷」的相關知識對於今後預防氣候變遷的發生是非常有必要的。

2018年中國正式對外公布了中國20世紀氣候變遷的藍皮書,主要內容就是中國近百年來的氣候變遷。

其中最重要的內容就是ENSO現象,是全球氣候異常最強的訊號。

然而最近加州大學聖地亞哥分校的謝尚平教授卻在研究中發現在21世紀之後,隨著全球氣候變暖等原因,將會導致ENSO訊號在未來的100多年內振幅減小。

那麽為什麽會出現這樣的情況呢?

ENSO訊號振幅將減小。

2024年7月2日,加州大學聖地亞哥分校謝尚平教授團隊在【自然—氣候變遷】雜誌發表了最新研究表明,在20世紀氣溫變化的基礎上,從20世紀末到23世紀末,在低排放情境下,94%的模式預測都顯示ENSO的振幅將會減小。

而在高排放情境下,這一比例將會升至97%。

南方濤動以及南方濤流所產生的一系列的氣象現象在太平洋東部地區非常普遍,它也是全球氣候異常最強的訊號,但是如果發生異常,就會給中國的農業生產以及區域的氣候帶來非常大的破壞。

那麽造成ENSO訊號振幅減小的真正原因是什麽?

自工業革命開始,全球暖化已經成為了一個廣泛且深遠的話題。

但是人們為什麽會關註全球暖化,其實正是因為全球暖化引發的海平面上升、暴雨、幹旱等一系列氣候問題。

強全球暖化後,人們對22世紀末ENSO訊號的重要性,已經登頂了前所未有的高度,開展研究21世紀之後ENSO訊號的工作也成為了決定全球暖化對21世紀之後全球氣候影響的關鍵。

研究21世紀之後ENSO訊號的關鍵是要明確21世紀之後ENSO是發生什麽樣的變化的,在全球暖化的情況下,研究21世紀之後ENSO振幅減小的關鍵物理機制,所以謝尚平教授想要研究21世紀之後ENSO振幅減小的原因,就是要知道什麽原因導致ENSO振幅減小。

東太平洋區域氣候態背景。

而21世紀之後,東太平洋區域氣候態背景發生了轉變,包括溫躍層減弱、熱力耗散增強、大氣層的平年環流偏東化以及大氣環流的分層效應等,所有這些都是導致ENSO振幅減小的直接原因。

當謝尚平教授和他的團隊在2019年發現強全球暖化會自動導致東太平洋區域氣候背景發生轉變的時候,他們頓時認為這就是ENSO變化的物理機制。

但是僅憑此還不能完全闡明物理機制,因為還有許多小的問題在裏面,如東太平洋溫躍層為什麽會變,為什麽東太平洋信風會減弱等,因此謝尚平教授又想到了另一個問題上。

這就是強增暖使得東太平洋地區的深對流活躍,那麽深對流活躍又是怎麽一回事呢?

深對流活躍的最直接表現就是信風和上升流都會減弱,這與ENSO的物理原理不符,可以說這並不是最終的物理原理。

當謝尚平教授將這個疑點放在腦海中思考良久後,他才發現天通縱縱的東太平洋,不可能沒有了信風。

於是他又將目光放在了太平洋信風上,想弄清楚信風和上升流是如何影響ENSO振幅的。

可以說謝尚平教授和他的團隊在尋找ENSO物理機制的道路上,每一個細節問題的解決,都是他們探尋原理的一個重大突破。

在研究上升流對ENSO振幅的影響上,謝尚平教授發現,雖然上升流的減弱會導致ENSO振幅減小,但是信風的減弱反而會增強ENSO的振幅,信風減弱會使ENSO的主要對流帶更加向東移動,並且還會使ENSO訊號從減弱轉向增強。

而信風強度的減弱,只有一種可能就是西風的強度減弱,非常直觀的就能看到西風信風的減弱會導致東太平洋大氣邊界層的上升運動減弱,減弱的上升運動會使ENSO的對流帶更加向東移動,從而加強ENSO的振幅。

雖然信風的減弱會導致大氣邊界層的上升運動減弱,但是卻不會影響ENSO的振幅。

於是謝尚平教授又一次陷入了困惑的迷霧中,但是經過不斷地思考和推敲,最終謝尚平教授在數學和物理模型上找到了新的證據,這就是信風減弱與ENSO振幅減小之間的矛盾只能透過溫躍層減弱來解釋。

溫躍層與ENSO振幅的關系。

溫躍層的減弱和信風的減弱之間,雖然並沒有立竿見影的關系,但是它們之間關聯的同時會加強東太平洋大氣邊界層的上升運動減弱,讓它與ENSO的振幅減小聯系在一起。

這種聯系表明:只有當東太平洋地區的溫躍層減弱,便會導致東太平洋地區大氣邊界層的上升運動減弱,最終體現在ENSO上,才會讓ENSO的振幅減小。

而要想得到東太平洋地區的溫躍層的變化,就必須將目光放在西太平洋地區,而西太平洋地區的溫躍層又是受到EL Nino/La Nina現象的影響,因此謝尚平教授和他的團隊才能從EL Nino/La Nina現象的季節變化中,找到了東太平洋溫躍層的影響,最終解決了ENSO與大氣的關系。

越是小的地方,越是微小的現象,越是發人深思,謝尚平教授和他的團隊正是這樣深入細致的探索,帶來了ENSO物理機制的深刻解決,從而又一次向人類揭示了大自然的奧秘之處。

結語

謝尚平教授和他的團隊在數學和物理模型上找到了ENSO振幅減小的證據,正是這種深入的探索和勇於拼搏的精神,才有這一次巨大的科研突破。

謝尚平教授的探索精神在於解釋氣候變遷,為人類未來氣候預測和氣候應對方案的制定,提供了新的認識和新的思路。

科研事業接踵而至,伴隨著科學家們不斷的努力,相信不久的將來,人們就能夠更全面的了解氣候變遷。