作者:宗华 来源:中国科学报 发布时间:2016/3/14 12:28:59
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史诗般厄尔尼诺产生数据洪流
科学家以史无前例细节研究海洋变暖

由厄尔尼诺导致的海洋温度不断上升,已经使印度洋中的珊瑚严重受损。图片来源:Reinhard Dirscherl

洪水已摧毁南美部分地区,而非洲的庄稼正在旱死。热带太平洋发生的大规模厄尔尼诺变暖事件使温度大幅提升,并且影响了全球的居民和生态系统。不过,多亏了运气和毅力相助,科学家能比此前更好地记录其演变。

“当你经历如此大规模的事件时,你真的想尽可能多地从中‘压榨出’一些东西来。”美国国家海洋和大气管理局(NOAA)海洋学家Michael McPhaden表示,“我们在2015年年初便作好了观察这一现象露头的准备。”McPhaden帮助管理一系列用于监控厄尔尼诺状况的浮标。

假如厄尔尼诺像最初预料的那样早一年发生,McPhaden团队肯定没有作好准备。2014年年初,“热带大气海洋”(TAO)阵列浮标正处于崩溃边缘。在海洋学家就如果大规模厄尔尼诺到来,他们和天气预报员将被剥夺获取关键数据的机会后,NOAA最终修复了这些浮标。

厄尔尼诺以及和它相对应的拉尼娜现象(赤道太平洋变冷),会在全球产生强有力的连锁效应。这种振荡形成了大多数季节性天气预报的基础,而科学家正在挖掘数据,以寻找改善这些预测的线索。

NOAA花了近300万美元配置飞机、科考船和上百个气象气球,以便在未来几个月里厄尔尼诺消退之前捕捉尽可能多的数据。美国国家科学基金会(NSF)则赞助了19个总额为230万美元的“快速响应”研究项目。

很多NSF项目关注的是海水变暖对珊瑚礁造成的影响。如果海水过于温暖,珊瑚会白化,从而将以它们为食的五颜六色的藻类“赶走”。目前的白化事件于2014年在关岛开始出现,并且自此以后,随着厄尔尼诺令海水变暖,扩散到大西洋和印度洋。未来几个月内,全球超过60%的珊瑚会受到影响,而随着NOAA预测白化将持续到2017年,这一数字还将上升。

去年开始的强烈厄尔尼诺变暖事件已影响到全球。科学家和决策者通常关注的是二氧化碳排放和海洋酸化造成的长期风险。而目前正在进行的珊瑚白化事件已是有记录以来时间最长的一次,并且使海洋温度上升造成的直接危险开始受到关注。

“海洋酸化问题可能并不像我们所担心的那么严重,但这只是因为在此之前很多珊瑚将会死掉。”NOAA珊瑚礁监控项目负责人Mark Eakin介绍说。

在其他情况下,科学家很幸运地能持续观察厄尔尼诺现象显露出来。加州大学圣地亚哥分校海洋学家Daniel Rudnick和同事在2012年、2013年获得NSF和NOAA的资助,在热带太平洋中布放了3个水下滑翔器。该团队还沿赤道释放了41个新的ARGO浮标——几乎是此前数量的两倍,以便收集2000米深处的温度和盐分数据。

2013年11月,滑翔器开始收集次表层洋流东向流的高分辨率测量结果。今年,监控将会继续。“研究证实,厄尔尼诺期间潜流会加强,但我认为,我们拥有的是关于其规模的分辨率更加精细的图像。”Rudnick表示。

在日前于路易斯安那州新奥尔良市举行的美国地球物理学会会议上,Rudnick展示了初始数据。观测结果记录了潜流在2014年的演变。当时,预报的厄尔尼诺现象并未出现,而到了2015年,它却卷土重来。通过比较两年里的海洋和大气状况,科学家希望获得能改善未来天气预报的见解。

关注点一般会放在通常跨过赤道向西吹的信风上。耶鲁大学海洋学家Alexey Fedorov表示,2014年和2015年的6月均经历了将温暖的表层海水吹向南美的东向信风的大规模暴发。而2014年8月,受南半球大气模式驱动,西向信风的暴发将上述过程缩短,并为2015年大规模厄尔尼诺的出现奠定了基础。

Fedorov介绍说,并未有证据表明这些信风能被预测出来,即便利用最先进的气候模型。“有时我们是对的,有时又是错的。”他说,“我们根本无法预测到这一点。”

尽管热带太平洋的温度接近其峰值,但McPhaden认为,厄尔尼诺的能量正在海面以下迅速消解。“显而易见的是,厄尔尼诺正在失去动力。”而这向海洋学家和气候学家提出了另一个关键问题:此次厄尔尼诺是否将转变成大规模的拉尼娜,正如1997~1998年上一次大规模厄尔尼诺之后所发生的那样。(宗华)

《中国科学报》 (2016-03-14 第3版 国际)
 
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