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我所在北极气候变化研究领域取得新进展

时间:2023.02.17 来源:物理海洋室 字号

近日,依托我所的自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室,在北极气候变化研究领域取得新进展。实验室联合德国极地与海洋研究所,基于最新的第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)多个世界气候模式,研究发现气候变暖背景下北极海-冰-气相互作用具有显著增强的趋势,并揭示出北极气候预估中的主要不确定性来源为气候模式中的海洋分量模式,而非大气或者海冰分量模式。该研究为深入理解北极气候快速变化机理、降低北极气候模拟和预估的不确定性提供了重要科学依据。研究结果以“Future Arctic Climate Change in CMIP6 Strikingly Intensified by NEMO-Family Climate Models”为题发表在国际地学TOP期刊《Geophysical Research Letters》上。

气候变化是人类社会可持续发展面临的严峻挑战,而北极是全球气候变化最敏感的地区之一,北极气候快速变化对北半球中纬度的天气和气候系统也具有潜在的影响。最新的气候预估显示,未来北极气候还会持续快速变化,但是当前气候模式对北极气候的预估相比中低纬度具有更大的不确定性。诊断北极气候预测不确定性的主要来源、开展北极海-冰-气相互作用变化规律的研究是北极气候变化研究中前沿科知识题。


图 CMIP6气候模式中北冰洋欧亚海盆区冬季混合层深度(MLD)、海表热通量(SSHF)、海冰覆盖范围(SIE)和经巴伦支海的海洋极向热输送(OHT)的未来变化趋势对比,每个模式的变化是指2081-2100年冬季平均减去1979-2020年冬季平均。其中,三角形代表NEMO家族气候模式的结果,圆圈代表其他海洋模式对应的气候模式结果。


该研究表明,气候变暖背景下北极将具有更强的海-冰-气相互作用,尤其是在北冰洋的欧亚海盆,主要表现为海洋冬季上混合层加深、海表热释放增加、海冰急剧减少以及表层气温快速升高,上述变化主要是由大西洋水极向热输送的增加(大西洋化)所致。但是众多CMIP6气候模式对上述北极气候变化幅度的预估存在很大差异(不确定性)。进一步研究表明,这些不确定性的主要来源为气候模式中的海洋分量模式,而非大气或者海冰分量模式,具有不同海洋分量模式的气候模式对北极气候模拟和预估的表现明显不同。具体来讲,海洋分量模式为NEMO(Nucleus for European Modelling of the Ocean)的CMIP6气候模式(简称NEMO家族气候模式)对历史时期的海洋上混合层深度、巴伦支海海冰和大西洋水极向热输送的模拟相对更准确,在NEMO家族气候模式中未来的大西洋化更显著、北极海-冰-气相互作用更强、北极气候变化更剧烈。因此,开展NEMO海洋模式与其他海洋模式之间的差异性研究,将有助于显著降低气候模式对北极气候变化模拟和预估的不确定性。


我所硕士研究生潘蓉蓉为第一编辑,导师舒启研究员和乔方利研究员为通讯编辑,合编辑还包括德国极地与海洋研究所的王强研究员。该研究得到了国家自然科学基金项目及“海洋与气候无缝预报系统(OSF)”大科学计划的资助。

原文链接:http://dx.doi.org/10.1029/2022GL102077

 


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