预计南大洋将温室变暖产生的余热封存存在很大的不确定性
这项研究由 Wenju Cai 博士(澳大利亚联邦科学工业研究组织环境部)领导，涉及来自中国、澳大利亚和的科学家。中高纬度的南大洋(向南 30°S)以盛行西风为特征，这是地球上最强的平均海面风，它从 2-3 公里以下的宽环极环中吸取海水。这个循环系统对温室变暖下的气候产生了巨大的影响，因为上升流的水最后一次与大气接触是在数百年前，一旦被带到地表，就会从大气中吸收大量的人为热量和碳。然而，根据最新的气候模型，即使在相同的排放情景下，模拟的南大洋吸收热量的模型间差异也很大，最高与最低之比高达三倍。“这种广泛的传播令人担忧，并具有巨大的影响，包括南极海冰、冰原和冰架(下图中心)的融化、气候系统的辐射收支、半球降雨分布和全球海平面上升，”蔡博士说。
蔡博士和他的团队试图通过综合最近的进展，并通过检查参与耦合模型比对项目第 6 阶段的最新模型的可用输出，来确定导致模型间大差异的原因。该团队调查了大量文献并对大约 30 个参与模型的数据进行了广泛分析。
研究小组发现，模型间的较大差异不仅仅是由于气候敏感性的差异，气候敏感性衡量的是将地球表面温度升高 1.0 o C 所需的辐射热量。先前的研究表明，南大洋吸收了热量主要是通过有利于吸收额外热量的平均环流，而由于温室效应引起的环流变化所起的作用相对较小。相反，新的分析表明，环流变化导致了模型间的大部分差异，而这些差异归因于气候敏感性。例如，在温室效应变暖的情况下，盛行的南大洋向西风向南极增强，但不同模型的风力变化却大不相同。
风力增强引起上升流强度和分布的变化，后果严重。上升流的增加加速了南极冰盖和冰架的融化，相关的融水流入海洋导致上层海洋更加分层，这反过来又减缓了南大洋对热量和碳的吸收。“有许多这样复杂的交互作用在起作用，其中一些交互作用知之甚少且未在模型中体现，从而导致了巨大的不确定性。” 蔡说。
研究人员还发现，不确定性可能来自远程过程对温室变暖的响应，例如厄尔尼诺现象，这是地球气候中最重要的气候变化。众所周知，厄尔尼诺会在西太平洋国家引发干旱，在东太平洋地区引发洪水。鲜为人知的是，厄尔尼诺现象还导致盛行的南大洋高纬度西风减弱，在变暖期间影响大陆架海洋变暖、海冰融化、冰架和冰盖。令人惊讶的是，厄尔尼诺对温室变暖响应的惰性模型差异系统地影响了南大洋变暖的模型间差异。但在温室变暖下厄尔尼诺现象的变化本身在不同模型之间存在很大差异。“像这样的新观点使人们越来越认识到预测南大洋变暖是气候科学中最复杂的问题之一。” 蔡说。
该研究表明，南大洋变暖的科学涉及适当地代表冰架和冰盖与变暖海洋的相互作用，变化的环流与碳循环的相互作用首先迫使环流发生变化，以及极地 - 热带相互作用，命名一些。由于这些领域中的每一个领域都是一个挑战，因此不确定性可能会持续一段时间。然而，识别这些挑战是推动科学向前发展的任何努力的开始。
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