多尺度海氣相互作用方面新進展

　　近日，記者從中國海洋大學深海多圈層與地球系統前沿科學中心/物理海洋教育部重點實驗室獲悉，中國科學院院士吳立新領銜、國家自然科學基金優秀青年科學基金項目獲得者甘波瀾等組成的科研團隊在中緯度多尺度海-氣相互作用研究領域取得重要進展，在國際上首次利用渦解析地球系統模式揭示了中緯度鋒面尺度海-氣相互作用對次海盆尺度副熱帶模態水的控制機理。研究成果發表于《國家科學評論》。

　　作為全球體積最龐大的副熱帶模態水，北大西洋副熱帶模態水形成于灣流及其延伸體南側，在全球氣候變化和物質能量輸運中扮演著重要角色。傳統的副熱帶模態水形成機制主要基于以大氣驅動海洋為特征的大尺度海-氣相互作用建立，但以此為理論框架的氣候模式對副熱帶模態水的模擬效果卻不甚理想，特別是低分辨率模式會極大低估副熱帶模態水的形成率，而其背后的原因一直不清楚。

　　該研究基于渦分辨率地球系統模式試驗，揭示了以海洋驅動大氣為主的鋒面尺度海氣耦合對次海盆尺度北大西洋副熱帶模態水形成的主導作用。

　　研究表明，灣流鋒面可以通過增大表面風速和增強海-氣濕度差，導致海表潛熱釋放增加，其累積效應能夠顯著擴大海洋次表層等密度面的露頭面積，從而促進副熱帶模態水的形成。利用多源觀測數據和CMIP6多種分辨率模式數據進一步研究發現，海氣耦合模式中海洋分辨率的提高，尤其是對鋒面尺度海氣耦合過程刻畫的改善，是準確模擬北大西洋副熱帶模態水體積和空間分布的關鍵所在。

　　據介紹，該研究改變了“副熱帶模態水是大尺度海-氣相互作用的產物”這一傳統認知，強調了鋒面尺度海-氣相互作用的關鍵作用，為深入理解模態水的形成機理提供了全新視角，對改善當前氣候模式在模態水及其氣候、生態效應的模擬與預測方面具有重要的理論指導意義。

　　就此，《國家科學評論》特邀國際“氣候變率與可預測性研究計劃”氣候動力委員會前主席、知名海洋與氣候學家Shoshiro Minobe教授撰寫亮點評論。他認為，該成果對修正模態水模擬做出了重要科學貢獻，并指出精準預測模態水變化事關海洋固碳、海洋熱浪等氣候變化前沿問題，提高模式分辨率或改進海氣耦合參數化方案則是關鍵。

　　該研究聯合來自國內外多家科研機構的專家學者共同完成，彰顯了我國科學家在中緯度多尺度海-氣相互作用研究領域的重要影響力。研究得到了國家自然科學基金優秀青年科學基金、國家自然科學基金重大研究計劃等項目資助。