海洋-大气耦合模型对大气二氧化碳增加的响应

本文研究一个气候模型对大气CO_2每年增加1%的响应。该模型是耦合海洋-大气-陆面系统的大气环流模型,具有全球计算域,进行了地理上的修匀,并包含了日射的季节变化。模拟得到的海面增温在北大西洋北部和南半球的绕极海区非常缓慢,在这些海区水体的垂直混合可以达到很深的深度,深层水的交换速度也较快。为将这一工作深入下去,我们研究了过去几百年间该耦合模型对大气CO_2浓度增至2倍和4倍时的瞬时响应。在整个500年实验期间,当CO_2增至2倍时,全球平均地面气温增加3.5C,当CO_2增至4倍时升高7C。在后一项实验中,所研究的海洋的热力结构和动力特征都经历了剧烈的变化,例如,模型所选取的海洋大多数都发生了温盐环流的终止,斜温层也显著变深,在北大西洋,这些变化尤其明显。这些变化阻碍了深层海水的交换,如果这些变化实际发生,将对海洋-大气耦合系统的碳循环和生物地球化学过程产生深远影响。

厄尔尼诺期间热带温室效应的变化

利用实测晴空射出长波辐射和海表温度研究了１９８５年前期冷拉尼娜到１９８７年晚期厄尔尼诺期间热带温室效应的变化情况。尽管从冷到暖的状态变化中，逐月资料的比较可能得出温室罩作用在减弱，但从４年的观测记录整体考虑，热带平均温室罩有２Ｗ／ｍ２的明显增加，同时热带平均海表温度增温０．４Ｋ。将这种实际观测到的增加与ＧＣＭ模拟的ＥＮＳＯ期间晴空温室效应的变化进行了比较。在ＥＮＳＯ期间，很明显与ＳＳＴ的重新分布有关的动力变化叠加在ＳＳＴ驱动的温室罩变化之上。若能保证ＧＣＭ具有预测温室罩动力和热力变化的能力，那么，ＧＣＭ模拟也能成功地再现这种特征。