中科院海洋所成果可提前半年预报厄尔尼诺

来源:中国海洋网   发布时间:2020-07-08 16:14:51 
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  日前,在山东省科技创新大会上,中国科学院海洋研究所王凡研究员团队的成果项目“热带西太平洋暖池热盐结构与变异的关键过程和气候效应”获得了山东省自然科学一等奖。该奖项是山东省内基础科学研究成果的最高级别奖励。这是山东省海洋科学界过去10年来首次获得该奖项,凸显了近年来山东省海洋科学研究领域的迅猛发展。历时10年,该项目发布了我国第一个全球格点化海洋温盐资料集,被国际同行广泛应用。并引领着对暖池的科学认识由“准二维”向三维的发展,初步奠定了我国在该领域的国际领跑地位。

  热带西太平洋是我国经济活动和国防安全的关键区域。该项目取得的科学突破显着提高了我国对热带西太平洋的海洋、气候和生态环境变化的预报能力,将为我国的国际政治经济活动提供有力的信息支持。由于地缘政治方面的重要性,热带西太平洋也是世界海洋科技强国竞相开展研究的热点区域。该项目取得的学术成绩,加强了我国在相关学界领域的国际影响力和话语权,推动了由我国发起并主导的第一个“西北太平洋海洋环流与气候实验(NPOCE)”国际合作计划的实施,为落实“以科技创新引领海洋强国建设”和“山东省海洋强省建设”发挥了重要的先导作用。

  国际海洋强国竞相研究的热点

  热带西太平洋暖池(以下简称“暖池”)是全球海洋最大的暖水区域,其高海温促进了大气强烈的对流运动,是驱动热带大气环流的主要热源,也是东亚季风和厄尔尼诺现象的策源地。这一海域存在着非常复杂的洋流结构,西太平洋暖池拥有巨大的热量,它的微弱变化可能会引起全球气候的巨大变化并引发厄尔尼诺或者拉尼娜现象的发生。

  据悉,暖池的温度和盐度结构(简称“热盐结构”)是维持其表层高海温的关键,而其温度和盐度的变异则能导致多种重要气候现象。暖池储存的大量热水,只要有一小部分流动到东太平洋,就会引发厄尔尼诺现象,改变世界各地的天气格局。因此,暖池的热盐结构、变异机理和气候效应具有极高的科学研究价值和现实意义,是现代海洋学和气候学的研究热点。

  中科院海洋所研究员李元龙告诉记者:“我国很多洪涝、干旱、台风等灾害都与暖池的变化息息相关。所以暖池的研究对于气候变化、科学认识,还有灾害预警都是非常重要的,而暖池这个区域也是目前国际海洋科技强国竞相研究的对象,比如美国、日本、澳大利亚、法国等,我们国家现在也是非常重视暖池的研究,它的研究进展和突破有助于提高我国在国际科技界的话语权和影响力。”

  揭示我国华南降水变化的原因

  “以往对暖池结构的认识主要局限在表层温度的‘准二维’分布,但对于海面以下的深层结构和盐度结构并不了解,也就无法深入理解暖池高海温的维持机制和引起气候变化的原理。”李元龙表示,对此,研究团队在国家“973”计划(基础研究发展计划)和自然科学基金委的支持下,历经多年的探索和研究,实现了对暖池核心的全深度潜标观测,获取了温度、盐度和海流的连续观测资料,在暖池内部发现并命名了新的水团“北太平洋热带次表层水”,并发现了丰富的中小尺度(直径小于1000公里)热盐结构,从而完整刻画出暖池的三维热盐结构。

  “在此基础上,研究团队还揭示了暖池温盐变异的主要机理,并发现了暖池温盐变异对厄尔尼诺现象和我国华南降水变化的重要影响,揭示了暖池的盐度变化影响厄尔尼诺事件发展的完整过程,阐释了暖池海温异常增暖造成我国华南秋季严重干旱的机理,为科学预测和应对这些气候灾害提供了新的科学依据。”李元龙告诉记者,“同时,研究团队还提出了新的历史数据订正方案,有效提高了暖池乃至全球海洋温盐资料的质量,发展出了新型的气候变化预报系统,显着提高了对近年来发生的厄尔尼诺事件的预报能力。”

  新型模式可预测厄尔尼诺事件

  “热带西太平洋海域位于太平洋的西部,在我国的东南方向,菲律宾、印尼等几个国家都在此范围之内。而且它位于我国的第二岛链,对于我国政治、经济、军事等都是非常重要的一个区域,同时也是我国提出的‘海上丝绸之路’倡议的主要起点,可以说是我国‘海洋生命线’上的重要节点。而暖池相当于全球气候变化的‘心脏’,无论是从海洋还是气候方面来看,它都是一个全球关注的热点。”据李元龙介绍,“厄尔尼诺的预报一直以来都是一个国际科学难题。一般来说只能提前大约4个月预测,而我们发展出的新型模式可以提前到半年左右。如果对厄尔尼诺的预报比较精准的话,那么它的影响就可以比较容易推算出来,比如说可以定性地去推算今年南方是旱还是涝。2014年几乎国际上的科研机构都预测会发生厄尔尼诺现象,结果却并没有发生;而2015年并没有研究机构预测显示,结果却出现了很强的厄尔尼诺现象。这就说明很多预报模式都存在一定缺陷。”

  “通过组织现场观测,投放深海潜标,我们将暖池的科学认识由‘准二维’转向三维发展,这样就有温度、盐度和海流的同步连续观测。基于这些观测的资料和大量细致的分析,我们对暖池的三维热盐结构和变异有了清楚的认识,从而提出了一个新型的气候预报模式,目前已经进入常规业务化运用,预报结果多次被我国气象部门、国家预报中心采用。”李元龙表示,“我们提出的这个新型预报系统,精准预测到了最近几次较强的厄尔尼诺事件。”

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