都會區(qū)空氣污染對熱帶太平洋與全球氣候的影響

東部赤道太平洋是聖嬰現(xiàn)象的發(fā)源地，對於調(diào)控全球均溫及影響世界各地極端天氣事件扮演關(guān)鍵角色。因此，準(zhǔn)確預(yù)測這一地區(qū)的海水溫度對氣候?qū)W家來說是一項重要任務(wù)。在全球暖化趨勢日益明顯的背景下，該地區(qū)過去40年卻出現(xiàn)海表溫度降低的現(xiàn)象，這一異常趨勢的原因一直是科學(xué)界探討的焦點。先前研究指出，發(fā)電廠和工業(yè)區(qū)的氣溶膠排放不僅對人類健康有害，還會反射太陽光造成降溫。然而，隨著全球範(fàn)圍內(nèi)空氣污染法規(guī)的加強，氣溶膠排放自1980年代以來已顯著減少，但東太平洋的海水溫度持續(xù)下降，原因不明。

由臺灣大學(xué)理學(xué)院大氣系黃彥婷副教授主導(dǎo)的跨國研究團隊，在2024年1月最新發(fā)表的PNAS《美國國家科學(xué)院院刊》中指出，氣膠對赤道太平洋海水溫度的影響可能在近年達到高峰，且這一高峰出現(xiàn)在氣膠減排之後的數(shù)十年。這一結(jié)果可能令人驚訝，因為氣膠在大氣中的壽命很短（大約2週，遇到下雨則更短），但其所產(chǎn)生的氣候效應(yīng)卻在減排後的數(shù)十年才顯現(xiàn)。這種特殊的延遲反應(yīng)可以透過氣候系統(tǒng)對氣膠輻射冷卻的快速和慢速兩種時間尺度反應(yīng)來解釋（如圖所示）：大氣環(huán)流在氣膠減排後迅速調(diào)整，改變熱帶信風(fēng)強度，進而導(dǎo)致東南及中赤道太平洋的冷卻。同時，自工業(yè)革命以來氣膠排放冷卻效應(yīng)進入海洋，緩慢的增強海洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流，進而冷卻赤道次表層海水。這2因素疊加，使得氣膠對東赤道太平洋表層及次表層的冷卻效果在2020至2030年之間達到高峰。

從理論上來說，這項研究為理解熱帶太平洋的氣候變化提供新的視角，將研究重心從單一洋盆波動動力學(xué)，轉(zhuǎn)移到由能量變化驅(qū)動的跨半球和跨洋盆的遙相關(guān)機制。從實用性的角度來看，此研究為評估和修正全球氣候模型預(yù)測提供框架，並暗示氣溶膠作為減緩全球暖化的保護傘可能將加速消失。研究團隊感謝大氣系的老師以及國科會年輕學(xué)者養(yǎng)成計畫，長期穩(wěn)定的支持讓研究團隊得以透過逐漸增加模式複雜度的方式，一步步擴展理論理解，並將這些理論與真實世界的情境相連結(jié)。

論文連結(jié)：https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2315124121

黃彥婷副教授 氣候動力與全球變遷研究室連結(jié)：https://sites.google.com/view/climatentu/