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海洋所揭示西南太平洋海平面年代际和长期变异规律及机制

   近日,中科院海洋所胡敦欣院士团队在西南太平洋海平面年代际和长期变异规律研究方面取得新进展,相关成果“Decadal and Long-term Variability of Sea Level in the Southwestern Pacific during 1948-2018”发表在国际学术期刊Geophysical Research Letters上。 

  20世纪以来,全球平均海平面以每年约0.15cm的速率快速上升,预计这一现象在未来几十年将持续进行。该上升信号并非全球一致,而是存在明显的空间结构。在卫星测高期间(1993年至今),西太平洋海平面的上升速率最高(图a),几乎是同期全球平均水平的三倍。去除全球平均海平面上升的影响后,太平洋海平面上升的信号主要集中在热带西太平洋和西南太平洋两个海区(图b)。 

  对于热带西太平洋,已有研究表明海平面上升趋势受太平洋年代际振荡(IPO)的调制,上世纪90年代以后IPO的相位转换伴随的赤道信风加强导致了海平面的加速上升。相比之下,西南太平洋海平面的低频变异及其与气候模态的关系尚未明确,特别是由于缺乏长期观测资料,难以区分IPO和南半球环状模(SAM)两种典型的气候模态对西南太平洋海平面低频变异的相对贡献。 

  胡敦欣院士团队基于长达70年的验潮站观测数据和IAP格点化数据对该问题进行了研究,发现即使去除全球平均海平面上升的影响,西南太平洋海平面仍存在年代际和长期上升趋势两种时间尺度的低频信号,进而通过约化重力模式揭示了其变异机制,并量化评估了IPOSAM的相对贡献(图c-d)。结果表明,与气候模态相关的风应力旋度异常通过局地Ekman抽吸和Rossby波西传过程共同调控西南太平洋海平面的低频变异:在长期时间尺度上,SAM几乎可以解释全部的海平面上升趋势,且主要由局地Ekman抽吸控制;在年代际时间尺度上,IPO可以解释58%的海平面变化,由局地Ekman抽吸和西传Rossby波共同调控。该成果对深入认识和应对西太平洋海平面快速上升具有重要意义。 

(a)(b)分别是1993-2018年全球和太平洋海区的海平面上升趋势(cm/year),(b)中已去除同期全球平均海平面(GMSL)趋势。(c)1948-2018年热带西太平洋(以Apra Harbor站为代表)、西南太平洋(以Wellington站为代表)、以及GMSL的低频变异特征。(d)是在图(c)基础上去掉GMSL后的余量,以及约化重力模式对Wellington站海平面低频变异信号的模拟。 

  该研究由硕士研究生孙婧璇、张林林研究员和胡敦欣院士共同完成。研究得到了国家重点研发计划、中科院战略先导科技专项(B类)、国家自然科学基金等项目的联合资助。 

  文章信息: 

  Sun, J., Zhang, L.*, & Hu, D. (2022). Decadal and long-term variability of sea level in the Southwestern Pacific during 1948–2018. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL098747. https://doi.org/10.1029/2022GL098747 


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