海洋熱浪研究

引用授權聯絡人: 洪浩哲 / as0200405@gate.sinica.edu.tw / (02) 2787-5945

關鍵字: 北太平洋海洋熱浪、海溫變異性、熱帶遙相關作用

圖說:熱帶中太平洋暖海溫影響北太平洋海溫變異量示意圖。春季期間,熱帶中太平洋暖海溫誘發向北傳遞的正壓大氣波動,在北太平洋地區近地表產生相對應的環流變化;該環流變化削減了北太平洋地區的盛行風,使該區域海洋傳遞至大氣的熱通量減少,其隨時間累加的效應造成同年夏季海溫增高,產生類似北太平洋海洋熱浪的海溫結構。

在北太平洋地區,海表面溫度的變化與大氣活動有著緊密關聯性,其中風-蒸發-海表溫度回饋(Wind-Evaporation-SST feedback)及雲-輻射-海表溫度回饋(Cloud-Radiation-SST feedback)等機制為目前被廣泛接受的理論。前者說明海表面盛行風與海水蒸發過程存在正相關性,當風速增加時將伴隨較強的蒸發過程,帶動較多的海洋熱能傳遞到大氣,也因此使得海表面溫度下降;而後者說明海表面低雲(例如:層雲)覆蓋面積的變化,影響著太陽輻射傳遞到海表面的量,當低雲減少時,較多的太陽輻射將使得海表面溫度增溫。

近年來(例如:2013-2015冬季及2019夏季),東北太平洋地區發生了極端海表面溫度增溫的現象,也被稱為北太平洋的海洋熱浪事件,極端暖海溫的發生直接影響該區海域的生態系統,也影響著北美洲西岸的漁獲經濟及鄰近地區的氣候系統,而相關研究指出,北太平洋海洋熱浪事件的發生可能與大氣環流的影響有關。在我們近期的研究中也發現,夏季期間東北太平洋海表面溫度的變異量特徵在2000年後有著顯著變化,其空間分布類似於海洋熱浪事件的海溫結構,因此探討造成夏季北太平洋海溫變異量變化的成因,將有助於了解海洋熱浪事件的生成機制。

在此研究中,我們使用了大氣環流模式作為工具,並設計一組模擬實驗探討熱帶中太平洋暖海溫對北太平洋海表面溫度變異量的影響。從模擬結果發現,熱帶中太平洋的暖海溫能在春季誘發位於高對流層的大氣波列結構,由熱帶地區傳遞到北太平洋,並在北太平洋海表區域產生相對應的環流變化,減弱了此季節的海表面盛行風;在盛行風減弱下,風-蒸發-海表溫度回饋過程也隨之減小,抑制了海洋往大氣的熱通量傳輸,在時間累積下於後續夏季北太平洋地區產生較暖的海表面溫度結構。我們的研究結果同時顯示了,熱帶地區與中緯度地區的氣候系統,在近二十年來有著較為緊密的交互影響。

關鍵概念

  • 北太平洋海溫變異性於近十年來呈現顯著的變化,其結構類似於近期發生的海洋熱浪事件。
  • 透過大氣環流模式模擬證實,熱帶中太平洋暖海溫可透過大氣橋作用影響北太平洋大氣-海洋熱交換過程,造成類似於海洋熱浪事件的海溫變異性結構。

更多相關資訊

  • Hong, H.-J. and Hsu, H.-H.*: Remote tropical central Pacific influence on driving sea surface temperature variability in the Northeast Pacific, Environ. Res. Lett.,18, 044005, https://doi.org/10.1088/1748-9326/acc087, 2023.

研究人員登入