travesti
travesti
travesti
點閱人次:6962人
圖 新聞投稿
2023-07-12
地科系參與國際團隊 發現西邊界流隨全球暖化增強 榮登國際頂尖期刊
圖
臺師大地科系汪佑霖博士後研究員(左),與米泓生教授(中)和吳朝榮教授(右)合影。
圖
圖a:平常氣候狀態下的沃克環流(黑色)、哈德里環流(橘色)、副熱帶—熱帶翻轉流(藍色)、赤道潛流(藍色傾斜箭頭)、西邊界流(紅色)間的耦合過程,並以黑色細線表示赤道太平洋溫躍層的東西向傾斜程度。圖b:氣候狀態處於太平洋年代際震盪正相位時期的耦合過程,沃克環流、副熱帶—熱帶翻轉流減弱,西邊界流增強,赤道太平洋溫躍層平緩。圖c:人為暖化影響下的氣候狀態對耦合過程的影響,沃克環流、副熱帶—熱帶翻轉流的減弱,待未來進一步研究,而哈德里環流往南擴增,西邊界流、赤道潛流增強,赤道太平洋溫躍層平緩。

國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授、米泓生教授、汪佑霖博士後研究員,協同參與國立臺灣大學地質科學系組成的國際團隊,利用珊瑚同位素紀錄,發現「西邊界流」(Western Boundary Current)傳輸量(Transport)隨全球暖化增強,證實海洋環流對全球氣候的重要影響。研究成果已於6月榮登地科領域頂尖國際學術期刊《自然—地球科學》(Nature Geoscience)。

海洋是地球氣候系統中最大的儲熱器,隨著人為溫室氣體持續增長,超過90%新增熱量進入海洋,造成海洋暖化。而大尺度海洋環流是重新分配這些能量的重要環節,並且回饋調控和影響全球與區域表面溫度變化。因此,海洋環流在暖化背景下,如何變化以及是否存在長期趨勢,成為理解和推估未來氣候變遷的關鍵議題之一。

其中,位於太平洋的「副熱帶—熱帶翻轉流」(Subtropical/Tropical Cell),主要調節數十年到長期全球溫度變化。而其關鍵組成部分「西邊界流」,將上層海水從南太平洋通過索羅門海傳輸進入赤道,是「赤道潛流」(Equatorial Undercurrent)的主要水源,也是評估翻轉流強度的指標之一,更進一步調控赤道海洋表面溫度以及聖嬰、反聖嬰活動。

然而,受限於衛星與現場觀測資料不足,索羅門海的西邊界流缺乏長期觀測。因此,學界對於過去100年全球暖化期間,西邊界流長期變異的了解仍相當有限。

國際研究團隊表示,藉由分析索羅門海的珊瑚骨骼中氮同位素紀錄—「15N/14N比值」,可反映出熱帶和副熱帶水團在西邊界流的交換程度,進而估算出洋流傳輸量變化。

研究結果顯示,西邊界流強度從20世紀以來,隨著全球暖化而有增強趨勢,並且加劇赤道潛流強度,進而影響聖嬰現象的發展與強度。同時,西邊界流強度呈現出顯著的年代際震盪週期性,佐證在太平洋年代際震盪正相位時期,東赤道太平洋海洋表面溫度較高及湧升流(Upwelling)較弱,西邊界流較強。

臺師大地科系汪佑霖博士後研究員解釋,在太平洋年代際震盪正相位時期,沃克環流(Walker Circulation)和副熱帶—熱帶翻轉流減弱,使赤道湧升流減弱與海洋溫躍層(Thermocline)傾斜程度平緩。而隨著沃克環流減弱的赤道信風,於南太平洋形成負的風應力旋度異常,因此,導致西邊界流增強。

汪佑霖補充,在人為全球暖化影響下,雖然氣候模式推估副熱帶—熱帶翻轉流及沃克環流減弱,但與觀測結果仍舊缺乏共識,因此,有待未來做進一步研究。另一方面,往南擴增的哈德里環流(Hadley Cell)和增強的東南信風,也會使西邊界流及赤道潛流加強,以及平緩海洋溫躍層的傾斜程度。

地科系陳卉瑄系主任說:「海洋環流攜帶了什麼祕密?這個研究是海洋學、地質學的完美結合,利用珊瑚的同位素資訊,推算海洋環流的過程,進一步推估氣候如何變化。」

這些國際研究團隊的跨領域發現,證實大氣海洋模式所預測的西邊界流調節赤道海洋熱量平衡。而在全球暖化的背景下,西邊界流的增強將增加對太平洋和全球氣候的調節。這些成果揭示大氣與海洋之間的緊密動態關係,及其對於區域和全球氣候變遷的影響,也為大尺度氣候模式提供寶貴的驗證,更有助於推估全球暖化下的未來氣候狀態。

本國際研究計畫由國家科學及技術委員會哥倫布計畫、教育部高等教育深耕計畫、臺大永續地球尖端科學研究中心、臺大核心研究群計畫等資助,並與臺大地質系任昊佳副教授、中央研究院環境變遷研究中心、美國多所大學的教授及博士後研究員合作完成。(資料來源:臺師大地科系、臺大地質系/撰文、編輯:吳韋諒/核稿:胡世澤)

論文原始連結:https://doi.org/10.1038/s41561-023-01212-4

上一筆
下一筆
上一筆