近日，中国海洋大学海洋与大气学院和深海圈层与地球系统前沿科学中心刘福凯副教授和罗义勇教授联合国内外学者在大洋环流与气候变化研究领域取得重要进展，首次揭示了亚洲区域人为气溶胶排放增加能够显著减弱大西洋经向翻转环流（AMOC），并深入解析了其中的遥相关过程和对北大西洋深层水生成过程的影响。相关成果以“Increased Asian aerosols drive a slowdown of Atlantic Meridional Overturning Circulation”（亚洲气溶胶排放的增加导致了大西洋经向翻转环流的减速）为题，发表于国际知名学术期刊Nature Communications。
AMOC是全球气候系统重要的物质和能量输送带，其演变对区域和全球气候有重要的调控作用。研究表明，AMOC在最近四十年呈现出明显的减弱趋势，通常被认为是温室气体增加以及欧美地区人为气溶胶减少的结果。然而亚洲地区人为气溶胶排放的持续增加这一外强迫对AMOC的影响尚未明确。
通过开展全耦合模式数值试验，本研究发现与北大西洋相距甚远的亚洲气溶胶排放增加能够促成AMOC的减弱，比欧美地区气溶胶减少带来的影响力更大。亚洲地区持续增加的人为气溶胶通过削弱局地太阳辐射在北半球中纬度激发定常罗斯贝波，进而驱动西风急流向赤道偏移形成了类北大西洋涛动负位相的大气环流异常。该大气环流的异常响应会进一步导致拉布拉多海上空出现东风异常，通过削弱冷平流抑制海表湍流热通量释放。上述湍流热通量的变化能够有效抑制了拉布拉多海深层水的形成，引发了AMOC的减弱。基于以上研究结果，本研究首次提出尽管亚洲和欧美气溶胶排放在过去几十年呈反向变化趋势，但两者协同加剧了AMOC减弱。
这项研究揭示了区域性气溶胶排放通过大气遥相关和海-气交换过程对气候系统的重要影响力，丰富了气溶胶区域性差异和AMOC之间的纽带关系，有助于更全面地理解复杂气候系统的强迫-响应关系。同时，这一研究为解释过去四十年AMOC的减弱提供了新的视角，从遥相关的角度为改善AMOC长期变化的预测提供了重要的科学依据。
该项工作由中国海洋大学海洋与大气学院刘福凯副教授、2023级物理海洋学在读博士研究生李勋、罗义勇教授、郑小童教授与王海副教授，联合崂山实验室蔡文炬研究员、上海交通大学周磊教授等国内外学者共同完成。研究得到国家自然科学基金、崂山实验室科技创新项目等联合资助。
图1. 亚洲人为气溶胶排放增加导致AMOC减弱的机制示意图
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44597-x