厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是地球上海洋温度和降水最具活力的年际变化自然现象。赤道太平洋暖湿“厄尔尼诺”状况与冷干“拉尼娜”状况之间的不规则波动影响着世界各地的天气状况，对生态系统、农业和经济产生重大影响。气候模型预测，尽管厄尔尼诺和拉尼娜之间的温差在全球变暖的影响下可能变化很小，但与他们相关的热带降雨之间的差异在未来80年将增加。来自釜山国立大学气候物理中心、韩国极地研究所、夏威夷大学马诺阿分校和加拿大环境与气候变化研究所的研究人员利用最新的气候模型，研究了与降水有关的机制。所有的气候模型都显示，随着全球变暖，热带降雨不断加剧。有趣的是，海洋温度的年际变化并没有显示出如此明确的信号。研究小组发现，了解这一重要气候特征的关键在于理解热带海洋表面温度和降雨量之间的关系。这有两个重要方面需要考虑：1）降雨发生时，海洋表面温度的阈值；2）降雨对海洋表面温度变化的响应，称为降雨敏感性。在热带地区，强降雨通常与雷暴和铁砧形状的深云有关。在目前的气候条件下，只有当海洋表面温度高于27.5摄氏度或81华氏度时，才会形成这种现象。这一热带强降雨的海洋表面温度阈值在较温暖的条件下会向更高的值转移，并不直接导致降雨变异性的增加。然而，一个温暖的大气可以容纳更多的水分，这意味着当下雨时，降雨将更加激烈。此外，赤道海洋变暖加剧将导致赤道大气向上运动。上升的空气从赤道以外地区吸入潮湿的空气，可以进一步增加降水量。 相关论文链接：https://www.nature.com/articles/s43247-021-00108-8 （郭亚茹 编译；於维樱 审校）

当海洋表层变厚时，它起到了缓冲海洋极端加热的作用——但是科罗拉多大学博尔德分校的一项新研究表明，这种“混合层”每年都在变浅。它越薄，就越容易暖和。这项新的研究可以解释最近极端的海洋热浪，并指出随着全球气温持续攀升，未来海洋变暖事件将更加频繁和具有破坏性。这项研究的主要作者Dillon Amaya说：“海洋热浪在未来会更强烈，发生的频率也会更高。这主要是因为当混合层变薄时，加热海洋所需的热量就会减少。”混合层——温度保持一致的水——覆盖了海洋顶部20~200米。它的厚度是造成极端暖异常事件的原因：它越厚，就越能起到缓冲作用，保护下面的水不受热空气的影响。但随着混合层变薄，混合层变得更容易受到温度快速波动的影响。Amaya和他的团队使用海洋观测和模型的组合来估计混合层的深度，可以追溯到1980年，也可以预测到未来。他们确定在过去的40年里，在北太平洋的一些地区，混合层已经变薄了近3米（9英尺）。到2100年，混合层将变薄4米（12英尺），比现在少30%。研究人员说，这种稀薄的混合层加上全球变暖，将为海洋温度的剧烈波动创造条件，导致更频繁和极端的加热事件。以太平洋东北部2019年的热浪为例。减弱的风和更高的气温共同使太平洋海水变暖约3摄氏度（5.5华氏度）。作者发现，一个变薄的混合层很可能是造成这股暖流的原因，并且这种情况在未来会变得更糟。Amaya说：“如果把2019年发生的同样的风和海洋条件应用到2100年估计的混合层，就会得到比我们2019年所说的温度高6.5摄氏度（12华氏度）的海洋热浪。这样的事件绝对会摧毁美国西海岸敏感的海洋生态系统。”Amaya还指出，随着气候持续变暖，混合层继续变薄，科学家可能开始失去预测海洋表面年复一年温度的能力。如果没有准确预报海洋温度的能力，渔业和其他沿海作业可能会面临危险。其他研究也表明，海洋热浪在未来将变得更为普遍，但探索其根本原因（海洋动力学和物理学）的人并不多。为了在模型中模拟这些事件并帮助预测它们，首先必须要理解为什么会发生这样的物理现象。 相关论文链接： https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/102/1/BAMS-D-20-0144.1.xml （郭亚茹 编译；於维樱 审校）

美国航天局资助了对世界上11个最大淡水湖的研究，将实地观测和卫星观测结合起来，以提供一种新的理解，即大型水体如何固定碳，以及不断变化的气候和湖泊之间是如何相互作用的。这11个湖泊拥有超过50%的地表淡水，数以百万计的人和无数生物都依赖这些淡水，强调了理解它们是如何被气候变化和其他因素改变的重要性。密歇根科技研究所的研究人员测量了他们碳固定率，也就是这些湖泊中藻类光合作用的速率。这个速度的变化，意味着整个湖泊状态的改变，从浮游动物到鱼类，整个食物链都在发生变化。影响这些湖泊的因素很多，气候变化、营养物质增加（富营养化）和入侵物种共同造成了全系统的变化——这使得很难查明具体原因，特别是在现场观察资料有限的情况下。研究结果中最引人注目的一个方面就是这些淡水湖在不到20年的时间里发生了显著的变化。这项研究有助于美国宇航局的碳监测系统确定有多少淡水湖泊贡献了全球碳循环。世界上三个最大的湖泊显示出与气候有关的重大变化，在过去16年中，总的生物生产力变化了20~25%。通过观察淡水湖的生产力、藻类丰度、水质透明度、水温、太阳辐射和风速，可以更全面地了解整个生态系统。研究者认为，温度和太阳辐射是气候变化的主要因素，叶绿素和水透明度的变化不一定是由气候变化引起的，但可能是由富营养化或入侵物种造成的。更好地理解湖泊生产力的变化如何影响人赖以生存的水体，对生活在湖边的社区来说是很重要的。随着科学家们深入研究淡水湖在全球碳循环和气候变化中的作用，将对全球社会具有重要意义。 相关论文链接：https://www.mdpi.com/2073-4441/12/12/3500 （郭亚茹 编译；於维樱 审校）

2020年8月，西北太平洋和日本海岸附近的海表面温度（SST）创下有史以来的新纪录。美国国家环境研究所（NIES）的研究人员领导的一项新研究显示，如果没有人类引起的气候变化，这种变暖记录是不可能发生的。每年8月左右，西北太平洋海面季节性变暖。然而，日本气象厅和国家海洋和大气管理局的数据显示，2020年8月的气温达到了前所未有的高值。持续到9月中旬的30℃以上的极端高温会加剧台风等热带气旋，给东亚各国造成严重破坏。尽管自20世纪中期以来，人类引起的温室气体排放（如二氧化碳）已逐渐使西北太平洋变暖，但仍不清楚过去的人类活动会在多大程度上增加这种区域性暖SST发生的可能性。该研究通过分析1901~2020年的多个观测数据集和最先进的数值气候模式的实验结果，发现由于人类引起的气候变化，在目前的气候条件下，这种可能性从千年一遇增加到15年一遇。数值气候模式集合是定量区分地球系统的自然变异性和人类活动引起的气候变化的有力工具。参与耦合模型相互比较项目第六阶段（CMIP6）的31个气候模型的集合包括一系列历史实验和未来情景实验，这些实验是由1850~2100年人类活动产生的温室气体和气溶胶排放以及自然火山和太阳变化引起的。据观察，在2001~2020年，西北太平洋8月SST的最高记录可能每15年出现一次，但在没有人为温室气体的情况下，或在20世纪，都不太可能出现这种情况。研究者认为，人类引起的海洋变暖可能从过去到现在影响了热带气旋、强降雨和海洋生物生存，除非采取巨大的缓解措施，否则这种现象将在未来继续持续下去。现在迫切地需要采取一系列行动，改变目前的社会状况，减少温室气体排放，适应不断变化的气候环境。 相关论文链接：https://sci-hub.se/10.1029/2020GL090956 （郭亚茹 编译；於维樱 审校）

收集、编译并编辑海洋环流动力学过程及其气候环境效应、海洋波动及其相关动力过程、海洋-大气相互作用、海洋系统模拟、气候变化等研究方面的前言领域相关信息、文章，为科研人员和管理人员了解海洋科研动态、国际战略计划和科考设备以及国际海洋机构竞争力提供了信息支撑。