为什么海洋罗斯贝波是预测热带太平洋年代际变化的关键
热带太平洋是一个动态环境，热带太平洋年代际变率（TPDV）在塑造全球天气模式方面发挥着至关重要的作用。TPDV是指数十年来热带太平洋海面温度( SST )和其他气候变量的自然波动，这些波动会影响全球天气模式，包括厄尔尼诺-南方涛动( ENSO ) ，这是年际气候变化的主要模式。
尽管TPDV非常重要，但由于热带太平洋年代际变率 (TPDV) 的驱动机制尚未完全了解，这些机制涉及海洋和大气过程之间的复杂相互作用，包括海洋罗斯贝波和反馈回路，这些很难在模型中捕捉到，目前的气候模型很难预测准确TPDV模式，超过 50% 的模型在模拟结果中表现出显著差异，这种不一致源于模型处理海洋-大气相互作用和其他变量的方式不同。
同时，由于缺乏全面的长期观测数据，使得模型验证和改进变得十分困难，这进一步限制了它们准确预测未来热带太平洋气候变化和转变的能力。
海洋罗斯贝波的作用
海洋罗斯贝波是一种大规模的波，由于地球自转和科里奥利力的作用，主要向西传播，穿过海洋。这些波的波长很长，横跨整个海洋盆地，通过传递能量和影响大规模海洋环流，在海洋动力学中发挥着关键作用。
2021年，澳大利亚昆士兰州图文巴南昆士兰大学应用气候科学中心的一项研究，研究发现，由海洋过程（如赤道罗斯贝波和浅层上层海洋翻转环流强度的变化）和大气过程（如导致热带和亚热带风异常的中纬度内部变化），热带太平洋年代际变率（TPDV）仪器记录、过去几千年的古气候记录和气候模型中都有明显表现，它可以作为内部变化而自发发生，也可以作为外部强迫的反应而发生。这项研究强调了热带太平洋十年气候变化的作用及其对全球气候系统的影响，研究结果侧重于罗斯贝波与海面温度之间的相互作用，有助于我们理解十年尺度的预测。
科罗拉多大学博尔德分校环境科学合作研究所2023年在Nature上发表的一项研究，研究人员综合各种研究和观察的知识，以了解TPDV背后的机制研，究人员分析了历史海表温度数据，结合了海洋-大气模型，并进行了统计分析，以确定模式和相关性。研究发现，赤道外罗斯贝波等海洋过程在调节海洋调整和导致赤道温跃层深度和海面温度（SST ）变化方面发挥着重要作用。中纬度内部变化导致热带和亚热带风异常，从而导致赤道海表温度异常，大西洋和印度洋海表温度变化的大气遥相关也会引发有利于太平洋十年异常的风。浅层海洋翻转环流强度的变化在年际和十年时间尺度上与赤道太平洋海表温度呈现出较大的负相关性。研究也指出，虽然尚不确定，但通过罗斯贝波活动进行的热带调整可能是主要机制。
崂山实验室2023年发表的一项研究，探讨了太平洋热带十年变率对气候的挑战，研究人员采用线性逆建模(LIM ) 诊断方法分解和比较观测和气候模型中的热带太平洋十年变化动态。该方法有助于识别TPDV的关键机制和空间模式，并评估模型捕捉这些动态的能力。研究发现，耦合模式比较计划第六阶段（ CMIP6 ）模型在重现TPDV的空间结构和主导机制方面面临重大挑战，虽然模型中TPDV的集合平均模式与观测结果相似，但模型之间存在很大差异，大多数模型与观测结果存在显著差异。在观测中，消除热带外和热带之间的耦合可使TPDV减少约60-70%。然而，许多模型无法重现这种耦合，消除热带温跃层变异使得中部热带太平洋成为TPDV和厄尔尼诺南方涛动(ENSO )变异的主要活动中心，此特性仅在部分模型中得到证实。这项研究强调了用当前的气候模型预测这些变化的难度，特别是在受海洋罗斯贝波影响的地区。
研究发现
近日，由普林斯顿大学和美国科罗拉多州博尔德国家大气研究中心主导的研究在Nature发布，研究发现，罗斯贝波在太平洋西部边界起着延迟负反馈机制的作用，这让预测模型变得复杂。这些波在赤道处反射，对该地区的海面温度 (SST) 和温跃层深度产生重大影响，使得预测十年变化变得困难。
在热带太平洋年代际变化 (TPDV) 的背景下，罗斯贝波显得尤为重要，因为它们是影响海面温度 (SST) 变化和海洋调整的主要机制。这些波通常在赤道外产生并向西传播，在那里它们在海洋边界反射并影响赤道温跃层深度和 SST 模式。
罗斯贝波对 TPDV 的影响是巨大的，因为罗斯贝波与赤道系统相互作用，调节影响厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 等大气现象的海洋条件。
了解驱动TPDV的机制对于改善长期气候预测至关重要，通过强调海洋罗斯贝波的作用，这项研究为更准确的预测和更好地掌握热带太平洋气候系统内的复杂相互作用铺平了道路。
思考
虽然太平洋的一些十年变化与海洋罗斯贝波有关，但驱动这种变化的完整机制仍不清楚。我们如何进一步理清海洋大气动力学、罗斯贝波和其他海洋过程之间的相互作用，以改善十年预测？
南太平洋对热带太平洋年代际振荡的影响仍未得到充分探索。南太平洋在同步或调节中太平洋年代际变化及其与全球气候模式的联系方面发挥着什么作用？
了解罗斯贝波如何影响热带太平洋气候系统及其他地区仍然至关重要。静止和瞬变罗斯贝波如何调节热带和温带气候模式？它们在十年变化中起什么作用？
参考文献：Xian Wu, Stephen G. Yeager, Clara Deser, Antonietta Capotondi, Andrew T. Wittenberg & Michael J. McPhaden ，Predictability of tropical Pacific decadal variability is dominated by oceanic Rossby waves. npj Climate and Atmospheric Science volume 7, Article number: 292 (2024) ，doi.s41612-024-00851-7
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