Что вызывает смещения термохалинной структуры в подповерхностном слое южной тропической части Тихого океана в новейших климатических моделях?

Реалистичное моделирование термохалинной структуры и её изменчивости в подповерхностном слое океана крайне важно для успеха в климатических прогнозах и проекциях. Однако в новейших климатических моделях до сих пор существуют существенные систематические смещения в подповерхностном слое, характеристики и причины которых остаются плохо изученными.

Исследовательская группа под руководством профессора Чжан Жунхуа из Института океанологии Китайской академии наук изучила характеристики и причины этих термохалинных смещений в южной тропической части Тихого океана. Работа была опубликована в Journal of Climate 10 марта.

Учёные проанализировали симуляции проекта сравнения сопряжённых моделей шестой фазы (CMIP6) и обнаружили выраженные смещения в сторону более холодных и пресных вод на глубине около 200 метров. Подобные структуры смещений существуют и в результатах CMIP5, что указывает на их систематический характер и общие ошибки в представлении физических процессов в климатических моделях.

Анализ причин и численные эксперименты показали, что эти смещения связаны с недостатками моделей в воспроизведении напряжения ветра и осадков, которые, в свою очередь, вызваны смещениями в сторону более тёплой температуры поверхности моря (ТПМ) в юго-восточной тропической части Тихого океана. Эти тёплые смещения ТПМ усиливали атмосферную конвективную активность, что вызывало конвергенцию ветров у поверхности и увеличение локальных осадков, приводя к отрицательному ротору напряжения ветра и избыточным осадкам в регионе.

"С одной стороны, отрицательный ротор напряжения ветра вызывает подповерхностные холодные и пресные смещения, усиливая местное апвеллинг", — пояснил профессор Чжан, автор-корреспондент исследования. "С другой стороны, сигнал смещения в сторону более низкой солёности поверхности моря, вызванный избыточными осадками, постепенно распространяется к субтропикам, а затем по изопикническим поверхностям достигает экватора, что дополнительно усиливает смещения".

Кроме того, исследователи проанализировали последствия этих термохалинных смещений. Поскольку подповерхностная структура в этом регионе модулирует океанические циркуляции и термическую структуру верхнего слоя на экваторе, модели CMIP6 с серьёзными смещениями демонстрируют более плоские зональные изопикнические поверхности, уменьшенный перенос вод к экватору и более холодный верхний слой океана на экваторе.

"Выраженные термохалинные смещения в южной тропической части Тихого океана, вероятно, могут влиять на ТПМ в экваториальной части, оказывая потенциальное воздействие на характеристики Эль-Ниньо – Южного колебания и глобальную климатическую систему", — отметил первый автор исследования Чжан Цюши.

"Это исследование раскрывает важную роль смещений в атмосферных моделях в формировании подповерхностных термохалинных смещений, что даёт ориентиры для улучшения климатических моделей", — заключил профессор Чжан.