太平洋佔地球表面積的32%，超過了所有陸地面積的總和。不難理解，它的活動影響著全球的狀況。海洋水溫和風的周期性變化被稱為”厄爾尼諾-南方濤動”，是一種主要的氣象力量。科學家們知道人類活動正在影響這一系統，但仍在確定其影響程度。

沃克環流推動太平洋的氣流，進而影響全球的天氣狀況。資料來源：菲奧娜-馬丁

《自然》（Nature）雜誌上的一項新研究顯示，被稱為”太平洋漫步者環流”的大氣成分在工業時代的表現發生了意想不到的變化。國際作者小組還發現，火山爆發會導致沃克環流暫時減弱，從而誘發厄爾尼諾現象。這些結果為了解厄爾尼諾和拉尼娜現像在未來可能發生的變化提供了重要啟示。

沃克環流的意義

合著者、加州大學聖巴巴拉分校布倫環境科學與管理學院副教授薩曼莎-史蒂文森（Samantha Stevenson）說：”問題是’背景環流如何變化？我們關心沃克環流，因為它影響著世界各地的天氣。”

地球自轉導致溫暖的地表水匯集到海洋盆地的西側。在太平洋，這導致亞洲更加潮濕，低空信風向西吹拂整個海面。高空東風形成的大氣環流–沃克環流–驅動著熱帶太平洋乃至更遠地區的天氣模式。

熱帶太平洋的重要性

這項研究的合著者、夏威夷大學馬諾阿分校海洋與地球科學技術學院地球科學助理教授斯隆-科茨（Sloan Coats）說：”熱帶太平洋對全球氣候有著巨大的影響。了解它是如何對火山爆發、人為氣溶膠和溫室氣體排放做出反應的，是自信地預測氣候多變性的基礎”。

這些影響會留下生物和地質特徵。研究小組利用來自冰芯、樹木、湖泊、珊瑚和洞穴的數據，研究了太平洋在過去800年中的長期天氣模式。

方法和發現

它們不是溫度計，但卻包含了氣候信息。某些條件有利於碳酸鹽骨骼、沉積物和樹木年輪等結構吸收較重或較輕的元素（稱為同位素）。研究人員使用複雜的統計方法來分析不同類型的氧和氫的比例。這使他們能夠追踪沃克環流在過去是如何變化的，並比較溫室氣體增加前後的趨勢。

領銜作者、澳大利亞國立大學和澳大利亞研究理事會極端氣候卓越中心研究員Georgy Falster 說：”我們的目的是確定溫室氣體是否影響了太平洋沃克環流。我們發現，整體強度還沒有發生變化，相反，每年的表現都不一樣。”Falster是在聖路易斯華盛頓大學擔任博士後研究助理時開始這項研究的。

他們觀察到，在工業時代，沃克環流在類似厄爾尼諾和類似拉尼娜階段之間切換的時間長度略有放緩。Falster說：”這意味著，隨著太平洋上空的大氣流動在這兩個階段之間切換的速度越來越慢，未來我們可能會看到更多這種多年期的拉尼娜或厄爾尼諾現象。這可能會加劇乾旱、火災、降雨和洪水的相關風險。”

儘管如此，作者們並沒有註意到環流強度有任何顯著變化–目前還沒有。”這是一個令人驚訝的結果，”史蒂文森說，”因為到21世紀末，大多數氣候模型都表明，沃克環流將會減弱。”

火山爆發的影響

他們還發現，火山爆發也會影響環流。合著者、聖路易斯華盛頓大學助理教授布朗溫-科內茨基說：”火山爆發後，我們看到太平洋沃克環流持續減弱。這導致火山爆發後出現類似厄爾尼諾的情況。”

結論和進一步研究

科茨說：”我們的研究為熱帶地區大氣-海洋系統的一個基本組成部分提供了長期背景。了解太平洋漫步者環流如何受到氣候變化的影響，將使太平洋及其他地區的社區能夠更好地應對未來幾十年可能面臨的挑戰。”

了解氣候變化對沃克環流的影響對於做出可靠的預測也很重要。史蒂文森解釋說：”如果我們不知道現實世界中發生了什麼，那麼我們就不知道我們用來預測未來變化、[……]影響和風險的模型是否為我們提供了正確的信息。”

研究人員目前正在研究導致沃克環流發生變化的原因。史蒂文森的一名博士生正在研究一個包括氫氧同位素比率的系統模型。建立一個能預測這些測量結果的模型將為研究人員提供一個測試不同假設的工具。