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人为气溶胶排放时空演变对北太平洋海温低频变化的影响

人为气溶胶；,时空非均匀性,北太平洋海温,大气遥相关,海气相互作用

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.2 大气污染-天气气候相互作用

北太平洋海表面温度的变化对海洋生态系统和天气、气候异常具有重要影响，其低频变化特征不仅与气候系统内部变率有关，人类活动导致的外强迫改变在其中同样扮演重要角色。以太平洋年代际涛动为代表的自然变率会显著影响北太平洋海表面温度的低频周期性变化。从人类活动导致的外强迫改变角度来看，温室气体强迫主导了北太平洋海表面温度长期增暖的变化特征；作为气候系统第二重要外强迫的人为气溶胶排放，其与温室气体强迫的差异不仅表现为符号相反，更重要的是，由于气溶胶排放源地的局限及其在大气中留存时间短的特征，人为气溶胶的空间分布存在显著时空非均匀性。主要表现为自1980年代以来的东西半球反向变化以及自2010年以来的东亚、南亚反向变化。因此，人为气溶胶强迫导致的北太平洋海表面温度时空演变特征必然要比温室气体强迫更为复杂。

本研究通过对比观测和气候模式资料结果发现，自20世纪后半叶以来，北太平洋区域平均SST在1950-1980和1980-2010年间表现为先变冷后增暖的趋势；在2010-2020年间则表现为加速增暖的趋势。与之巧合的是，在1980年前后，欧洲和北美洲的人为气溶胶排放呈现出先上升、后下降的趋势；在2010年前后，东亚的人为气溶胶排放也表现为先上升、后下降的趋势。这一现象意味着不同源地的人为气溶胶排放变化均可能会对北太平洋SST产生影响。利用气候模式人为气溶胶单一强迫历史模拟试验的结果研究发现，不同源地的人为气溶胶排放导致的排放源地附近辐射强迫异常，会通过改变局地大气热力结构进而引发非排放区的大气环流异常响应，最终通过大气强迫海洋的热力和动力过程影响北太平洋SST的长期变化。1980年前后，欧美人为气溶胶排放的反转型变化可以通过激发中纬度大气遥相关波列影响北太平洋SST，可能是观测中北太平洋SST趋势反转型变化的主要外强迫因素。而自2010年以来，东亚人为气溶胶的快速减排通过激发东亚到东北太平洋的大气遥相关波列导致的SST增暖则可能是观测中东北太平洋出现SST极端增暖事件的重要外强迫因素。与温室气体强迫相比，人为气溶胶强迫的时空非均匀性对北太平洋SST的时空演变具有更为重要的影响。