南大洋海温暖偏差的来源

供稿:罗凤云,应俊 发布日期:2023-09-01 阅读:437

近日,我室与浙江大学联合培养的博士研究生罗凤云以第一作者在Nature旗下期刊npj Climate and Atmospheric Sciences上发表了题为“Origins of Southern Ocean warm sea surface temperature bias in CMIP6 models”的文章,通讯作者为我室应俊副研究员和陈大可院士,合作者包括我室刘统亚副研究员。

南大洋的海水既可以通过南极绕极流在经向上进行交换,也可以借助经向翻转流进行表层和深层的交换,使得南大洋在全球气候系统中扮演着独特而极为重要的角色。数值模式可以突破研究的时间和空间限制,是气候变化必不可少的研究工具。但是,在几代耦合模式比较项目(CMIP3,CMIP5 和最新发布的CMIP6)中,南大洋海表面温度一直存在比观测更暖的偏差。这种暖偏差的存在既影响模式对当前气候模拟的准确性,也影响模式预估未来气候变化的可靠性,因此对南大洋暖偏差起源的研究一直是气候变化的热点和难点问题之一。

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图1 CMIP6多模式集合平均的南大洋暖偏差。黑色实线表示南极绕极流南北锋面。

本研究基于最新发布的第六代耦合模式比较计划(CMIP6)多模式数据结果,发现南大洋海表面暖偏差显著。南大洋暖偏差在空间上呈现南极绕极流纬向弯曲分布特征(图1)。研究表明,净海表面热通量是负偏差,是对南大洋海表面暖偏差的反馈作用。同时北大西洋经向翻转流(AMOC)强度与观测接近,因而不是南大洋系统性暖偏差的贡献来源。我们进一步对暖偏差的垂向结构和深层分布特征进行了分析。结果表明,南大洋海表面暖偏差来源于北大西洋深层海洋的暖偏差,这一远距离的暖偏差可以通过经向翻转流输运至南大洋深层海洋,沿着倾斜向上的等密度面上升至海面(图2)。因此,即使模拟的AMOC输运强度与观测较为一致,依旧可以造成南大洋的暖偏差。理想的示踪剂模式试验进一步验证了这种机制的合理性。

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图2 南大洋纬向平均温度偏差垂向结构图。黑色等值线为等密度面。

论文引用:

Luo, F., J. Ying, T. Liu, and D. Chen, 2023: Origins of Southern Ocean warm sea surface temperature bias in CMIP6 models. npj Climate and Atmospheric Science, 6, 127.

 



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