北太平洋海面温度变化的未来驱动因素，海气反馈、海洋阻尼和混合层深度的影响

海面温度 (SST) 变化是全球气候的关键决定因素，影响大气环流、降水模式和海洋生态系统。北太平洋面积巨大，大气和海洋相互作用动态，在塑造北半球气候方面发挥着特别重要的作用。最近的研究越来越多地关注了解该地区未来 SST 变化的驱动因素，特别是预计由于持续的全球气候变化而发生的变化。

最近一项关于未来北太平洋温带外海表温度变化驱动因素的研究，特别关注海表温度模式变化的预测变化、导致这一变化的物理过程以及更广泛的气候和生态影响，对于理解区域气候动态至关重要。

北太平洋在气候研究中的重要性

北太平洋是了解全球气候变化的关键区域。它以复杂的方式与大气相互作用，对全球的天气和气候系统产生本地和远程影响。该地区在调节大气环流模式方面发挥着特别重要的作用，例如影响冬季风暴路径和北美降水的北太平洋急流。此外，北太平洋海表温度的变化与全球气候的重大变化有关，例如太平洋年代际振荡 (PDO)，它在调节太平洋及其他地区的温度模式方面发挥着关键作用。

海表温度变化尤其重要，因为它们会影响当地和全球气候系统。例如，北太平洋的海表温度异常会影响气压模式，进而影响急流的位置以及风暴、干旱和热浪等极端天气事件的发生。预计这些影响在未来的气候情景下会加剧，特别是在人为变暖的背景下。

大规模气候振荡的作用

北太平洋还受到大规模气候振荡的强烈影响，最显著的是太平洋年代际振荡 (PDO) 和厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO)。这些振荡的特点是海表温度和大气压力系统的长期变化，对全球天气模式具有深远影响。

尤其是 PDO，人们发现它对北太平洋的海表温度变化有显著影响。这种气候模式以十年为单位运行，可以在暖相（正相）和冷相（负相）之间转换，每个相以不同的方式影响海表温度和大气条件。例如，在 PDO 正相期间，北太平洋的海表温度会升高，这会影响大气压力模式，导致美国太平洋西北部气候变暖、干燥。相反，在 PDO 负相期间，较冷的海表温度与同一地区的湿润和寒冷条件相关。

PDO 与气候变化之间的关系仍是一个活跃的研究课题。一些研究表明，气候变化可能会改变 PDO 阶段的频率、强度和持续时间，而另一些研究表明，随着全球气温上升，PDO 可能会减弱或变得更加难以预测。了解 PDO 在未来变暖情景下将如何演变，对于准确预测北太平洋未来海表温度变化至关重要。

同样，厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 是海表温度变化的关键驱动因素，尤其是在热带太平洋，但其影响也延伸到北太平洋。厄尔尼诺-南方涛动的特点是中部和东部太平洋海表温度分布周期性变化，导致气压和风向发生变化。这些变化会影响北太平洋的海表温度，尤其是在厄尔尼诺和拉尼娜阶段。

气候变化下厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 的未来预测表明，极端厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 事件的频率和强度可能会增加，这可能会对北太平洋的海表温度变化产生影响。具体而言，厄尔尼诺现象越强，北太平洋的变暖就越明显，而拉尼娜现象越强，北太平洋的变暖就越明显。因此，厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 和太平洋年代际振荡 (PDO) 阶段之间的相互作用可能会在未来形成更复杂的北太平洋海表温度变化模式。

新的研究发现

研究人员利用 1960-2000 年期间的观测数据来描述过去的 SST 变化及其驱动因素。然后，他们使用基于不同排放情景的未来气候预测来模拟这些驱动因素在 2060 年至 2100 年之间可能如何演变。通过将历史数据与未来预测进行比较，以评估海气相互作用和海洋条件如何随时间变化。这种方法使研究人员能够分离出特定的驱动因素，并预测它们对海表温度变化的未来影响。

该研究确定了未来北太平洋海表温度变化的几个重要驱动因素，特别是在 1960-2000 年和 2060-2100 年期间。研究人员使用气候模型和观测数据来预测该地区的海表温度变化将如何在全球变暖和大气条件变化的背景下演变。

研究强调，海气反馈是未来海表温度变化的主要驱动因素。这些反馈描述了大气和海洋表面之间的相互作用，大气的变化（如风型、热通量和水分交换）会影响海洋表面温度，反过来，海表温度的变化又会影响大气状况。随着气温升高，这些相互作用的强度和模式的变化预计会加剧海表温度的变化。随着海洋从变暖的大气中吸收更多的热量，这些反馈将变得更加明显，特别是在温带地区，导致更极端的海表温度波动。

另一个导致海表温度变化的重要因素是海洋阻尼，即海洋调节因热交换和洋流引起的温度波动的能力。这种阻尼机制预计会减弱，使海表温度变化更容易受到外部大气强迫的影响。

此外，北太平洋混合层深度变浅将加剧海表温度变化。混合层是海洋最上层，温度分布均匀，其深度影响海洋吸收或释放的热量。随着混合层变浅，它将对大气变化做出更快的反应，从而导致海表温度变化加剧。

影响海表温度变化的另一个关键因素是“海洋记忆”的概念。海洋记忆，即海洋状况随时间持续的时间，在确定过去的海表温度条件对未来温度模式的影响程度方面起着至关重要的作用。研究发现，北太平洋大部分地区的海洋记忆将下降，这意味着海洋将对大气条件更加敏感。然而，北太平洋中部的海洋记忆将延长，这可能有助于某些地区的海表温度条件更加稳定。

研究结果表明，由于海洋阻尼减弱、混合层深度变浅以及海气反馈变化等因素的共同作用，北太平洋的海表温度变化预计将加剧。这些变化将对气候预测、区域天气模式和全球气候系统产生深远影响。

思考

虽然大多数地区的海洋记忆都在减少，但北太平洋中部海洋记忆的延长却带来了新的挑战。这种更长的海洋记忆将如何影响十年时间尺度上海表温度变化的可预测性，尤其是在温室气体排放不断增加的情况下？

混合层深度在海表温度变化的变化中起着次要作用，但这种关系需要更深入的探索。层结和混合层深度的变化如何影响北太平洋海气反馈机制的强度，以及在未来变暖情景下它们将如何演变？

虽然海表温度变化对气候有广泛的影响，但其对海洋生态系统（尤其是北太平洋的渔业和生物多样性）的直接影响是什么？海表温度模式的变化将如何影响物种分布、生产力和海洋食物网的稳定性？

参考文献：Jacob L. Gunnarson, Malte F. Stuecker & Sen Zhao ，Drivers of future extratropical sea surface temperature variability changes in the North Pacific.  npj Climate and Atmospheric Science volume 7, Article number: 164 (2024) ，doi. s41612-024-00702-5

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