利物浦大学的研究人员开发出一种测量海洋记忆的新方法，揭示出北大西洋的记忆保留了近二十年--远远长于以前的估计。由利物浦大学领导的一个研究小组推出了一种测量海洋记忆的新方法，揭示出北大西洋的海洋记忆可保持约一到二十年--远远超过先前估计的几年。
大气层和海洋之间有着错综复杂的联系，不断变化的大气层推动着海洋温度的波动。 然而，由于大气和海洋的时间尺度不同，大气的变化要比海洋快得多，而且海洋有能力将多余的热量储存多年，这通常被称为 "海洋记忆"。
因此，要分离和理解大气的短期变化如何影响海洋温度的长期波动（尤其是十年时间尺度上的波动）可能会很困难。 为了应对这一挑战，研究人员引入了一个海洋记忆框架，使它们能够分析和量化大气对海洋变化的贡献。这一框架被用于研究北大西洋涛动（北半球的一种主要大气模式）如何影响北大西洋副极地温度的十年波动。 预测北大西洋副极地的海洋记忆时间尺度约为数十年，也就是温度异常在海洋中持续存在并重新分布后消散的时间。
异常大气强迫通过两种机制改变海洋状态：涉及空气海洋热通量和埃克曼环流的短期局部效应，以及涉及倾覆和回旋环流变化的长期远场效应。 该框架采用格林函数法将这两种效应纳入其中，从而能够量化海洋记忆和大气强迫对海洋热变化的贡献。 该框架用于研究北大西洋涛动（NAO）对北大西洋海洋变化（包括大西洋十年多变性）的影响。 北大西洋环流和北大西洋喷流速度的变化可解释多达 30%的海洋十年变率，主要由海洋热传输的时间变化驱动。 因此，海洋温度的十年期波动不能仅仅被准确地模拟为对随机大气强迫的被动响应。
北大西洋的记忆会持续一到二十年，影响气候的可预测性。 研究人员发现了这种延长的记忆，对现有模型提出了挑战，并推进了改进气候预测的方法。
海洋记忆指的是海洋条件的持续性，是气候系统中超越天气时间尺度的可预测性的主要来源。 然而，"海洋记忆有多长？"这个根本问题一直不清楚。 难以确定海洋记忆的原因是大气强迫的持续变化掩盖了海洋环流的长期影响。
研究小组在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上发表的一篇论文中报告说，他们能够通过跟踪海洋温度对单次极端大气事件的响应演变来量化海洋记忆。
作者将北大西洋的长期记忆归因于海洋环流和热量输送的缓慢变化。他们的研究结果表明，海洋温度的波动对区域气候（如气温）的影响超过十年。该研究还支持对观测数据进行仔细分析，从而加强对未来十年气候的预测。
论文第一作者、利物浦大学的 Hemant Khatri 博士说："这项研究解决了一个根本问题，即什么是真正的海洋记忆。 新的海洋记忆框架揭示了多年海洋记忆的物理机制，为评估气候模型的新方法铺平了道路。"
利物浦大学的里克-威廉姆斯（Ric Williams）教授是这篇论文的合著者之一："这是我们第一次测量海洋记忆。 我们发现，与基于观测的估算相比，最先进的气候模式大大低估了海洋记忆，估算值仅为8-10年。 海洋记忆的这一重大差异可能会对这些模式的十年期气候预测的准确性产生重大影响，我们的工作表明了海洋是如何影响我们的气候的，以及了解海洋温度变化是如何提高未来十年气候预测的技能的。"
编译自/ScitechDaily
DOI: 10.1029/2024GL110333