赤道太平洋的上升流被低估10倍？为什么差异如此之大？

近日，关于赤道太平洋上升流的一项研究，颠覆了我们对这一现象的传统认知。目前，广为引用的数值为每天1米，而新的研究发现，赤道太平洋的上升流速度可能高达每天13.1米，这此前快了整整一个数量级，为何会有如此大的差异呢？

为什么测得的上升流速度差异如此之大？

你知道什么是上升流吗？上升流是指深层海水向表层涌动的过程，在赤道太平洋，上升流主要受到信风的驱动，持续的东风将表层海水推向两边，导致深层较冷的海水向上补充。

上升流可以将深层温度较低的海水上涌后冷却表层海水，部分区域会形成冷舌；此外，深层海水富含营养物质，上升流有利于区域的基础生产力。当然，上升流在促进海洋生物生长的同时，也会将富含溶解碳的深层水体带到表层，使赤道太平洋成为全球最大的海洋CO₂释放区之一。

关于赤道太平洋上升流，早在1966年Knauss首次估算上升流速度为每天0.43-4.32米，在1981年，著名海洋学家Wyrtki提出了上升流速度为每天1米，这一数值被广为引用。

这项研究的研究团队利用美国国家海洋和大气管理局的全球漂流浮标计划数据，分析了1979-2023年间赤道太平洋160°W-100°W超过90万组有效观测，通过将数据细分到0.1°纬度带，首次清晰描绘出上升流的精细结构。

数值显示，上升流在50米深度达到峰值，达到13.1±6.9米/天，相当于每小时约0.55米。按典型温度梯度0.02°C/米计算，这样的上升流每天可使表层降温约0.26°C，远超以往估计。

在空间分布上，上升流极其集中在赤道附近<0.2°纬度范围，向东逐渐减弱。在中太平洋150°W附近上升流最强，达到18.1±7.5米/天，而东太平洋130°W上升流较弱为6-10米/天。

研究团队海对比了最新的CMIP6气候模型，发现这些模型模拟的上升流速度中位数仅为3.1米/天，不到观测值的四分之一，即使是高分辨率的iHESP的0.1°模型也只能达到3.7米/天。

这种低估主要来自两方面，一方面是分辨率不足，模型网格较粗，通常大于1°，无法解析赤道附近的精细过程；另一方面就是参数化问题，可能是由于模型中用于描述湍流混合、摩擦等过程的公式不够准确。

这种偏差可能解释了为什么大多数气候模型无法重现观测到的赤道太平洋冷却趋势，而在现实中，快速的上升流通过海洋动力恒温机制缓冲全球变暖的影响，更强的上升流带来更多冷水，增强东西温度差异，进而加强信风形成正反馈。而模型中的弱上升流使这一机制失效，导致模拟出与观测相反的趋势，出现赤道太平洋过度变暖。

为验证这一发现，研究人员构建了简化的叶绿素模型，研究将观测到的上升流速度输入模型，成功再现了卫星观测MODIS的叶绿素分布特征，这从生物学角度佐证了新测量值的合理性。也就是说只有足够强的上升流才能支撑观测到的生产力水平。

图：图1.热带太平洋观测到的SST趋势

(A)NOAA 0Iv2计算的1982年1月-2023年12月的SST趋势(每42年°C)和140°W-90°W的经向平均。(B)与(A)相同，但进行了映射，并用虚线轮表示冷却区域(每42年0.1°C(C)和(D)与(A)和(B)相同，但来自HadISST计算的1880年1月-2023年12月的SST趋势(144年oC)。在(A)中，浅虚线轮廓来自(C)，反之亦然，以方便比较。

❓思考题：最新测得的赤道太平洋上升流速度是多少？

A.每天约1米
B.每天约5米
C.每天约13米
D.每天约20米

参考文献：Kristopher B. Karnauskas，How Fast is the Mean Upwelling in the Equatorial Pacific Ocean?  doi.org/10.1175/JCLI-D-24-0704.1