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2020-04-21
自然科學》大西洋變暖對太平洋的衝擊!
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圖一:日本鰻在西北太平洋之生物地理分布圖
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圖二:北大西洋變暖導致太平洋大氣與海洋環流變異之示意圖

【本報導由地球科學系/海洋環境研究所 吳朝榮教授研究團隊提供】

全球暖化引起之氣候變遷,對海洋與生活其中的生物造成重大衝擊。許多科學文獻指出儘管大氣中溫室氣體持續增加,全球變暖在最近幾十年似乎趨於平穩,如此的氣候條件對黑潮會有怎樣的影響?

黑潮變動對於臺灣氣候及漁業經濟有相當重大的影響,我們的研究指出,黑潮在近二十年間有減弱的現象,翻轉了全球變暖背景下黑潮會加速的觀點。減弱但變暖的黑潮在太平洋和邊緣海之間重新分配質量和能量,可能引發區域氣候變化和極端事件。此外,我們也發現東亞鰻魚捕獲量與聖嬰現象的相關性不高,反而是與『組合模態』密切相連結。同時,研究證明了北大西洋的變暖是導致太平洋大氣和海洋環流變化的最重要、最基本因素,這也是該領域之前瞻開創性研究。

日本鰻(Anguilla japonica)是一種長距離遷移的洄游性魚類,牠們會在新月期間沿著西馬里亞納海嶺的西側順著南北向的海底山進行產卵,鰻苗孵化後,因游泳能力極弱,故需要仰賴海洋環流進行移動(圖一)。過去研究指出,日本鰻會隨著鹽度鋒面南北移動而改變產卵的位置,當鹽度鋒面向南移動時,鰻魚的產卵地就會轉移到較低的緯度,此現象導致在1983、1992和1998年的日本鰻捕獲量明顯的減少,翻轉以往學界的認知,我們第一次證明了鰻魚捕獲量與組合模態(combination mode,以下稱為C-模態)型的氣候變異有關,並不完全是聖嬰現象的影響。

過去海洋生物學家並不能解釋為何日本鰻捕獲量顯著減少只會發生在這三個時段,我們如今運用海氣交互作用過程,完整地解釋了為何只有C-模態的氣候變異會對日本鰻造成極大的影響,這也凸顯這種新型態氣候變異的重要性。在C-模態下的氣候變異,將會影響太平洋暖池的海溫變冷,導致大氣熱對流結構改變,不利於降水,進而使ITCZ(間熱帶輻合區)往南移動,由於降水的減少造成鹽度鋒面向南延伸,產卵場亦隨之往南移動,最後使得鰻魚幼苗未能進入北赤道洋流-黑潮的環流系統中,導致東亞地區的捕獲量明顯減少。此外,我們提出一個海表面溫度(SST)指數,此指數可以用來預測東亞國家的日本鰻捕獲量。

近年來,跨洋盆的相互作用(例如大西洋對太平洋的影響)日益受到重視,因為此作用深深地影響北半球氣候趨勢變異和全球變暖趨緩的發生。我們的發現更新了以往的論點,研究結果顯示,太平洋的氣候變化並非只受到聖嬰現象或太平洋多年代震盪(PDO)的影響,更證明了大西洋海表溫度的變異是導致太平洋大氣和海洋環流變化,非常重要的強迫驅動來源。異常溫暖的北大西洋和異常寒冷的南大西洋導致北半球的哈德里環流(Hadley circulation)變弱,從而導致ITCZ向北移動,影響太平洋副熱帶地區的地表風。洋盆尺度風場的變化進一步導致海洋熱帶環流向南遷移,也影響了包括黑潮在內的副熱帶海洋環流,這也間接證明海洋和氣候變異正在受這項新發現的現象所影響。

另外,我們運用觀測資料分析和數值模擬實驗,證明北大西洋也對溫帶北太平洋產生了強烈影響。在1990年代後期,北太平洋的大氣和海洋環流迅速且同步地發生了變化,這種變化是受到大西洋跨洋盆之影響所驅動。自1990年代以來的大西洋多年代際震盪(AMO)處於正相位時期,異常溫暖的北大西洋引發了一系列區域對稱和非對稱跨洋盆之海氣交互作用。影響了ITCZ、沃克環流(Walker circulation)、哈德里環流以及羅斯比波(Rossby wave)傳播,這些大氣環流的變化,間接地減弱北太平洋副熱帶高壓和溫帶的阿留申低壓,造成西北太平洋上在副熱帶的反氣旋式風場減弱,導致北太平洋副熱帶海洋環流系統和黑潮突然的減弱(圖二)。

原文出處:研究發展處研究亮點網

原始連結:http://rh.acad.ntnu.edu.tw/tw/article/content/14

吳朝榮 特聘教授 | 地球科學系/海洋環境研究所

吳教授專精的研究領域是海洋數值模擬,簡單說就是以電腦模擬海洋的物理現象。2001年自美國學成歸國後,便於師大地球科學系任教,是將海洋數值模擬研究引進台灣的先驅學者之一。他的研究成果不但已受到國科會(現科技部)傑出研究獎肯定,還培育出多位耕耘海洋與氣候研究領域的學者。目前吳教授借調到新成立的國家海洋研究院擔任學術副院長,持續貢獻個人海洋專長。

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