研究：火山爆发后大气环流减弱

太平洋覆盖了地球表面积的32%，超过了所有陆地的总和。不出所料，它的活动影响着全球的状况。

海洋水温和风的周期性变化，称为厄尔尼诺-南方涛动，是一种主要的气象力量。科学家们知道人类活动正在影响这个系统，但仍在确定程度。《自然》杂志上的一项新研究表明，这个系统的大气成分——称为太平洋沃克环流——在工业时代以意想不到的方式改变了它的行为。

一个由圣路易斯华盛顿大学合作的两名科学家领导的国际科学家团队也发现，火山喷发会导致太平洋沃克环流暂时减弱，引发类似厄尔尼诺现象的条件。研究结果为厄尔尼诺和拉尼娜事件在未来可能如何变化提供了重要的见解。

“在热带太平洋发生的事情不会停留在热带太平洋，”华盛顿大学艺术与科学地球，环境和行星科学助理教授Bronwen Konecky说。“它影响着世界的大部分地区。太平洋沃克环流是全球降水变化的主要驱动因素。

地球自转导致温暖的地表水聚集在海洋盆地的西侧。在太平洋，这导致亚洲更加潮湿，低空信风向西吹过大海。高海拔的东风创造了一个大气环流 – 太平洋沃克环流 – 驱动热带太平洋的天气模式，以及更远的地方。

Konecky说，当人们看到对世界未来气候状态的预测时，“当涉及到未来的温度变化时，有一个令人难以置信的高模型协议。当涉及到未来降雨的变化时，共识要少得多。

气候模型通常预测太平洋沃克环流将因全球变暖而减弱;然而，它最近的加强表明，人类活动引入的气溶胶 – 空气中细小固体颗粒或液滴的悬浮液 – 可能会产生相反的效果。

“我们着手[确定]温室气体是否影响了太平洋沃克环流，”主要作者Georgy Falster说，他是澳大利亚国立大学和ARC气候极端卓越中心的研究员。“我们发现整体实力还没有改变，相反，逐年的行为是不同的。

Falster在华盛顿大学担任博士后研究员，与Konecky一起工作。夏威夷大学马诺阿分校的Sloan Coats和加州大学圣巴巴拉分校的Samantha Stevenson是其他作者。

科学家们观察到，太平洋沃克环流在类似厄尔尼诺和类似拉尼娜的阶段之间切换的时间长度在工业时代略有放缓。法尔斯特说，这可能会加剧干旱，火灾，降雨和洪水的相关风险。

也就是说，作者还没有注意到循环强度有任何重大变化。“这是一个令人惊讶的结果，”史蒂文森说。“因为到21世纪末，大多数气候模型表明太平洋沃克环流将减弱。

该团队使用来自冰芯，树木，湖泊，珊瑚和洞穴的数据来调查过去800年来太平洋的长期天气模式。科学家们将这些数据集与更新的观测数据相结合，然后使用统计方法建立了太平洋沃克环流的年度解析重建。

“我们的研究为热带大气 – 海洋系统的基本组成部分提供了长期背景，”科茨说。“了解太平洋沃克环流如何受到气候变化的影响将使太平洋及其他地区的社区能够更好地为未来几十年可能面临的挑战做好准备。

火山发挥了明显的作用

Konecky说，在气候科学家中，过去几年一直存在关于火山爆发后厄尔尼诺系统所做的事情的激烈辩论。太平洋沃克环流是该系统的大气组成部分。

“我们早就知道大型火山喷发，特别是来自热带地区的火山喷发，往往会使地球冷却几年，”Konecky说。“但是当涉及到水文气候时，影响更难弄清楚，因为降雨和其他水文气候变量比温度嘈杂得多。所以，很难说：今年有点潮湿是因为斐济附近火山爆发，还是其他原因？”

火山喷发有能力在全球范围内影响气候，但并非每座火山都有这种影响。先前的研究表明，当有强烈的热带火山时，世界往往会变凉一些。

就对水文气候或降雨的潜在影响而言，其他科学家一直在研究火山喷发是否会改变海洋温度，因为热带太平洋的海洋温度梯度可以为厄尔尼诺事件奠定基础。这项新研究通过关注大气的行为而不是海洋温度来正面解决火山爆发的影响。结果是惊人的：

“在火山喷发之后，我们看到太平洋沃克环流的持续减弱，”Konecky说。

“这不是偶然发生的。这是非常强大的东西，“她说。“我们在大气中看到一致的反应，而其他人在海洋温度上没有看到同样的反应。这要么是因为大气反应更强，要么更容易被发现。

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该研究部分由美国国家科学基金会资助，拨款AGS-1805141，AGS-1805143，AGS-2041281和OCE-2202794;部分由大卫和露西尔帕卡德基金会提供。此内容的部分内容由 ARC 极端气候卓越中心提供。