一项最近的建模研究表明,厄尔尼诺现象以热带太平洋中的大量暖水为特征,能够改变全球降雨模式,并不单单是当代事件。
厄尔尼诺现象是热带太平洋中一个重要的暖海域,能够影响全球降雨,其历史可以追溯到现代很久以前。
由杜克大学的研究者与其他机构合作进行的一项研究显示,厄尔尼诺与其寒冷对立面拉尼娜之间的变化,至少存在于2.5亿年前,并且有时比今天观察到的波动更强烈。
根据发表在国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)上、时间为10月21日那一周的研究,这些温度变化在过去更为强烈,即使在当时大陆的排列与今天不同的情况下也存在。
杜克大学尼可拉斯环境学院的气候动态助理教授胡诗能表示:“在每个实验中,我们观察到一个活跃的厄尔尼诺南方振荡,许多实验的强度超过了我们现在所经历的——有些明显更强,另外一些则仅稍微强一些。”
气候科学家密切研究厄尔尼诺,它是位于东太平洋赤道附近的大范围暖水,因为它能够改变急流。这可能导致美国西北部的干燥条件,同时造成西南部的过量降雨。相比之下,拉尼娜由于其较低的温度,可以将急流推向北部,导致美国西南部的干旱,并促进东非的干旱,同时增强南亚的季风季节。
研究团队使用与气候变化政府间专门委员会(IPCC)相同的气候建模工具来预测未来气候场景,但将其反过来运行,以探讨古代气候条件。
由于模拟的计算量大,研究人员无法连续分析从2.5亿年前的每一年;相反,他们检查了1000万年的时间间隔,总共进行了26个切片的研究。
胡解释道:“模型测试受到各种边界条件的影响,包括不同的陆海分布、变化的太阳辐射水平和二氧化碳浓度的变化。”每次模拟运行了数千个模型年以确保准确性,并耗时几个月完成。
胡进一步解释:“从历史来看,抵达地球的太阳辐射大约比今天低2%,然而二氧化碳的浓度却高得多,这导致海洋和大气的温度显著升高。”在大约2.5亿年前的中生代,南美洲位于超级大陆盘古大陆的中央区域,而振荡发生在相邻的泛太平洋海洋中。
研究表明,随时间变化的振荡强度的两个主要影响因素似乎是海洋内的温度分布和海洋表面风生成的“大气噪声”。
胡指出,虽然早期研究主要集中在海洋温度上,但本研究强调了表面风的重要性,根据胡的说法,表面风同样至关重要。“我们研究的一个主要结论是,我们必须同时考察海洋的热结构和大气噪声,才能理解风模式可能如何演变,”他评论道。
胡将振荡比作一个秋千,他指出:“大气噪声——风——可以成为这个秋千的随机推动力量。我们的发现表明,这两个因素对于理解为什么过去的厄尔尼诺事件明显强于我们现在观察到的非常重要。”
胡总结道:“为了实现更可靠的未来预测,首先要理解历史气候。”
本研究得到了中国国家自然科学基金(42488201)和瑞典研究委员会Vetenskapsrådet(2022-03617)的支持。模拟工作在北京大学高性能计算平台上进行。