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郑小童教授和王海副教授领衔的研究团队联合国内外学者在人为气溶胶气候效应研究领域取得重要进展，首次从人为气溶胶排放变化引起的大气遥相关视角，揭示了近年来东北太平洋海温异常快速增暖的成因。研究成果以“Atmosphere teleconnections from abatement of China aerosol emissions exacerbate Northeast Pacific warm blob events”（中国气溶胶减排导致的大气遥相关过程加剧东北太平洋暖斑事件）为题，发表于国际知名学术期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America。同时国际著名学术期刊杂志Science对该研究成果进行了报道。
自2010年以来，东北太平洋发生了多次破纪录的极端暖海表面温度（SST）事件（也称暖斑或海洋热浪）。这些事件对海洋生态系统以及周边区域的天气和气候异常具有重要影响。研究表明，东北太平洋SST在过去100余年间主要呈现出年际变化的特征，并未对温室气体强迫导致的全球变暖有显著响应。但是自2010年代以后，东北太平洋SST增暖呈现出显著加速的趋势，并带来了多次极端暖异常事件（图1）。已有的研究多将这一现象归因于气候系统的自然变率或全球气候变暖，但这些并不能解释最近东北太平洋SST增暖突然加速的现象。
结合观测数据以及CMIP6和CMIP5气候模式数据，并利用CESM2全耦合模式开展人为气溶胶排放变化敏感性试验，该研究揭示了人为气溶胶排放长期变化对海洋增暖的重要调控效应。研究表明，我国人为气溶胶的快速减排逆转了过去多年气溶胶排放增加的趋势，对东北太平洋SST长期变暖的效应由抑制转为强化，通过协同温室气体强迫的暖效应共同引起了东北太平洋SST增暖加速。叠加气候系统内部变率的影响，导致了2010年以来东北太平洋海洋热浪事件的频发。通过比较有、无中国人为气溶胶减排模式结果，发现我国人为气溶胶减排会导致局地大气对流层异常升温，并激发出一个自东亚到东北太平洋上空的大气遥相关波列，使得阿留申低压加强并南移，异常的大气环流变化通过减弱表面风导致东北太平洋SST显著增暖（图2），为暖斑事件的发生提供了有利的先决条件。
研究进一步使用不同单一强迫模拟试验发现，温室气体强迫会导致东北太平洋海温持续增暖，而人为气溶胶排放变化则在2010年前后分别减缓和加剧了增暖的幅度。这说明与温室气体强迫的长期增暖效应不同，人为气溶胶强迫对海洋增暖速率的影响主要反映在年代际的调整上。因此要减缓海洋长期增暖及其带来的灾害，温室气体的减排是“治本”之法，而人为气溶胶排放的变化则是精准预估和应对要考虑的重要因素之一。本研究揭示了人为气溶胶排放变化的大尺度气候效应，为理解人类活动影响海洋提供了新的视角，同时也为未来气候变化预估提供了重要理论依据。该研究成果的发表，体现了学校在海洋—大气相互作用与气候变化研究领域的国际前沿地位。
该成果由海洋与大气学院王海副教授为第一作者，郑小童教授为通讯作者，以及博士研究生韩子文、耿煜凡、吴玥和青年教师刘福凯、王传阳所组成研究团队，联合国内外学者共同完成。该研究得到科技部重点研发计划和国家自然科学基金的资助。
图1. 上图：2010-2020年SST趋势（单位：°C/decade）。（下图）东北太平洋（160°W-120°W，40°N-60°N）SST相对于全球平均温度异常的时间序列（单位：°C）。气候态为1950-2000年。
图2. 中国人为气溶胶减排通过大气遥相关过程加剧东北太平洋SST增暖的机制示意图。
发表文章列表：
Hai Wang, Xiao-Tong Zheng, Wenju Cai, Zi-Wen Han, Shang-Ping Xie, Sarah M. Kang, Yu-Fan Geng, Fukai Liu, Chuan-Yang Wang, Yue Wu, Baoqiang Xiang, Lei Zhou. (2024). Atmosphere teleconnections from abatement of China aerosol emissions exacerbate Northeast Pacific warm blob events. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 121 (21): e2313797121.
文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2313797121
新闻报道：https://doi.org/10.1126/science.zhq4p4p