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海洋所在全球變暖背景下西北太平洋海洋熱浪事件歸因研究中取得重要進展

撰稿: 海洋研究所 發布時間:2023-02-14

  近日,中科院海洋所尹寶樹研究員團隊在全球變暖背景下西北太平洋海洋熱浪事件歸因研究中取得重要進展,相關成果發表于地學領域Top期刊Bulletin of the American Meteorological Society(IF=9.116)上。 

  極端天氣氣候事件歸因旨在量化人類活動與自然強迫對特定事件發生頻率或強度等特征的相對貢獻,是氣候變化領域的國際前沿和熱點方向。歸因結果是決策者制定應對氣候變化減緩政策和適應方案的重要科學依據。極端事件歸因研究長期聚焦陸地熱浪、干旱或極端降雨等,對海洋極端事件的關注嚴重不足,極大制約了有關氣候變暖致災風險的全面認知。 

  海洋熱浪是一定海域內發生的較長時間海水異常偏高的現象。2021年7月,日本海及鄰近海域的西北太平洋區域發生了破紀錄的海洋熱浪事件,沿岸一些區域溫度異常甚至超過4℃(圖1),造成了重大生態和經濟損失。為了明確人類活動與自然強迫對該次海洋熱浪事件發生的相對貢獻,研究團隊利用了CMIP6模式多成員集合歸因試驗:一組為包含了人為強迫和自然強迫在內的全強迫模擬試驗(ALL);另一組為僅包含自然強迫的模擬試驗(NAT)。通過對比兩組試驗中與此次熱浪強度相當的事件發生概率,發現人為強迫使得類似事件的風險增加43倍(圖2a, 2e),這主要取決于氣候變化導致的平均海表溫度的增暖而不是由于海溫變率的變化。研究人員進一步采用條件歸因的思路,基于與本次事件相似的環流型(圖2c, 2f)和相似的ENSO相位(圖2d, 2f)和非相似條件的比較,發現西北太平洋區域大氣反氣旋系統和拉尼娜均可使得類似強度海洋熱浪發生概率加倍(圖2f)。研究首次在同一方法框架下,量化并客觀比較了人為強迫、自然強迫等外強迫因素、大氣環流和ENSO等氣候系統內部自然變率對類似海洋熱浪事件的貢獻。 

  文章第一作者為中科院海洋所李德磊副研究員,通訊作者為尹寶樹研究員。合作者包括中國氣象科學研究院陳陽研究員、中科院海洋所齊繼峰副研究員、朱聿超副研究員以及國家氣候中心陸春暉研究員。研究得到了國家重點研發計劃政府間合作重點專項、國家自然基金、中科院B類先導專項、中科院青促會、泰山學者青年專家項目等的聯合資助。 

  論文信息:Li, D., Chen, Y., Qi, J., Zhu, Y., Lu, C. & Yin, B., (2023). Attribution of the July 2021 Record-Breaking Northwest Pacific Marine Heatwave to Global Warming, Atmospheric Circulation, and ENSO. Bulletin of the American Meteorological Society, 104(1), pp.E291-E297.  

  論文鏈接: https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/104/1/BAMS-D-22-0142.1.xml  


圖1. (a) 2021年7月西北太平洋區域海表溫度異常,圖中黑框為本研究關注區域;(b)不同觀測數據及CMIP6多模式集合平均的海表溫度異常區域平均時間序列 


圖2. 海洋熱浪事件定量歸因分析:(a-d)不同試驗7月海表溫度異常概率分布;(e-f)不同組合的風險比及其不確定范圍 

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