大氣-海洋經向熱量輸送機制及結構研究

《大氣-海洋經向熱量輸送機制及結構研究》是依託北京大學，由楊海軍擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大氣-海洋經向熱量輸送機制及結構研究
• 項目負責人：楊海軍
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

地球氣候系統平衡態的維持決定於大氣-海洋經向熱量輸送。很多研究表明地氣系統總經向熱量輸送具有很好的穩定性，而其兩個分量-大氣經向熱量輸送與海洋經向熱量輸送則有較大變率。總經向能量輸送的穩定性暗示全球氣候總體而言也具有穩定性，研究地氣系統熱量穩定性機制將揭示控制地球氣候的決定性因素，認識地球氣候的變動閥值，從而能夠在巨觀層面把握未來氣候變化的方向。本項目將研究大氣及海洋熱量輸送的變動機制，驗證大氣-海洋熱量輸送變化之間的Bjerknes補償關係，理解維持地球氣候系統穩定性的負反饋過程，認識地球氣候系統自我恢復能力，從能量平衡的角度理解全球尺度海氣系統耦合機制。本項目的研究對我們科學預測未來氣候變化極具參考價值。

結題摘要

地球氣候系統平衡態的維持決定於大氣-海洋經向熱量輸送。很多研究表明地氣系統總經向熱量輸送具有很好的穩定性，而其兩個分量-大氣經向熱量輸送與海洋經向熱量輸送則有較大變率。總經向能量輸送的穩定性暗示全球氣候總體而言也具有穩定性，研究地氣系統熱量穩定性機制將揭示控制地球氣候的決定性因素，認識地球氣候的變動閥值，從而能夠在巨觀層面把握未來氣候變化的方向。本項目研究內容是：揭示大氣及海洋熱量輸送的變動機制，驗證大氣-海洋熱量輸送變化之間的Bjerknes補償關係，理解維持地球氣候系統穩定性的負反饋過程，認識地球氣候系統自我恢復能力，從能量平衡的角度理解全球尺度海氣系統耦合機制。經過4年的深入研究，本項目取得豐碩成果。在耦合氣候系統里精確定量了經向熱量輸送各個分量的貢獻；從理論上找到了耦合氣候系統的一個本徵模，即大氣-海洋能量輸送變化的Bjerknes補償，發現補償的根本機制在於局地氣候反饋過程，進而提出了維繫過去兩萬多年地球氣候系統總體穩定性的“看不見的手”的概念。大氣-海洋經向熱量輸送是全球氣候變化與海氣相互作用研究的一把關鍵鑰匙，它連結了區域氣候異常與全球尺度氣候系統，將大洋經圈翻轉流的變化與大氣層頂的輻射平衡、地球系統的能量平衡有機地聯繫了起來。我們的工作表明雖然不排除區域氣候會發生重大改變，全球總的氣候具有相當強的穩定性，這暗示了氣候系統具有很強的自我恢復能力，一定程度的氣候漂移是可以逆轉的。這種認識有助於我們客觀評價大氣溫室氣體增加導致的氣候後果，從而科學預測未來氣候變化。