全球变暖增强大西洋多年代际变率对北太平洋黑潮-亲潮延伸体区的遥相关调控
近日,物理海洋教育部重点实验室/深海圈层与地球系统前沿科学中心吴立新院士团队在气候变化与海洋年代际变率研究领域取得新进展,发现全球变暖将增强大西洋多年代际变率(AMV)对北太平洋黑潮-亲潮延伸体区(KOE)的遥相关调控作用,从而放大该区域的年代际气候波动。成果以“Atlantic multidecadal variability amplifies decadal variability in the Kuroshio-Oyashio Extension region under global warming”(《全球变暖背景下大西洋多年代际变率增强黑潮-亲潮延伸区年代际波动》)为题发表于Communications earth & environment(《通讯·地球与环境》)期刊,第一作者为海洋与大气学院/未来海洋学院在读博士研究生王伊婷,通讯作者为物理海洋教育部重点实验室李姝珺副教授和海洋与大气学院王传阳副教授。
KOE位于日本以东海域,是北太平洋最活跃的海气相互作用区域之一,对海洋热量输送、中纬度风暴活动以及海洋生态系统具有重要影响。该区域存在显著的年代际波动,但其年代际变率如何响应气候变暖,以及太平洋内部过程与跨海盆气候遥相关过程在其中分别发挥何种作用,仍缺乏清晰认识。
针对这一科学问题,研究团队综合利用CMIP6多模式长期模拟数据和高分辨率耦合气候模式CESM-HR开展研究。为充分刻画年代际至多年代际时间尺度的气候变率特征,研究选取了CMIP6工业化前控制试验和未来增暖情景下各250年的模拟数据,并进一步利用海洋水平分辨率达到0.1°、未来情景积分长达近300年的CESM-HR模拟进行验证,从而有效提高了年代际气候信号分析的可靠性。
研究发现,在全球变暖背景下,高、低分辨率模式均模拟出KOE区域海表面高度(SSH)年代际变率的显著增强(图1a, b)。进一步诊断表明,这一增强并非源于太平洋内部低频变率的加强,而主要来自AMV影响的增强(图1c-e)。随着气候变暖,AMV振幅增大、周期延长,其激发的大气遥相关响应显著增强,在北太平洋中东部产生更强的风应力旋度异常。这些异常进一步通过海洋罗斯贝波向西传播并作用于KOE区域,最终放大当地年代际变率。研究进一步指出,未来控制KOE年代际变率的关键机制正在发生调整:来自太平洋内部过程的贡献相对减弱,而来自大西洋的跨海盆气候影响逐渐增强。这表明全球变暖不仅改变区域海洋变率的强度,也正在重塑不同海盆之间的气候联系。
上述成果深化了对全球变暖背景下海洋-大气相互作用及跨海盆气候耦合机制的认识,为提高年代际气候预测能力提供了新的科学依据。研究工作得到国家自然科学基金面上项目、崂山实验室科技创新项目、山东省基础研究特区项目以及学校青年英才工程等项目的资助。

图1. 全球变暖背景下AMV对KOE区域海表面高度(SSH)年代际变率的调控作用。
(a, b)全球变暖前后KOE区域SSH年代际变率标准差的变化,分别基于CMIP6多模式集合平均与CESM-HR高分辨率模拟结果。(c, d)AMV相关的大气遥相关结构在PiControl与SSP585情景下的差异,包括200 hPa位势高度异常、罗斯贝波源及波作用通量的响应。(e)多模式结果表明,AMV变率的变化与KOE区域SSH年代际变率增强之间存在显著正相关关系。
文章引用:
WANG Y. -T., S. -J. Li*, L. -X. Wu, C. -Y. Wang*, and J. -J. Yu, 2026: Atlantic Multidecadal Variability Amplifies Decadal Vriability in the Kuroshio-Oyashio Extension Region under Global Warming. Communications Earth & environment, https://doi.org/10.1038/s43247-026-03750-2.