利物浦大學的研究人員發展出一種測量海洋記憶的新方法，揭示出北大西洋的記憶保留了近二十年–遠遠長於先前的估計。由利物浦大學領導的研究小組推出了一種測量海洋記憶的新方法，揭示出北大西洋的海洋記憶可保持約一到二十年–遠遠超過先前估計的幾年。

大氣層和海洋之間有著錯綜複雜的聯繫，不斷變化的大氣層推動著海洋溫度的波動。 然而，由於大氣和海洋的時間尺度不同，大氣的變化要比海洋快得多，而且海洋有能力將多餘的熱量儲存多年，這通常被稱為”海洋記憶”。 

因此，要分離和理解大氣的短期變化如何影響海洋溫度的長期波動（尤其是十年時間尺度上的波動）可能會很困難。 為了應對這項挑戰，研究人員引入了一個海洋記憶框架，使它們能夠分析和量化大氣對海洋變化的貢獻。這個框架被用來研究北大西洋濤動（北半球的一種主要大氣模式）如何影響北大西洋副極地溫度的十年波動。 預測北大西洋副極地的海洋記憶時間尺度約為數十年，也就是溫度異常在海洋中持續存在並重新分佈後消散的時間。

異常大氣強迫透過兩種機制改變海洋狀態：涉及空氣海洋熱通量和埃克曼環流的短期局部效應，以及涉及傾覆和迴旋環流變化的長期遠場效應。 該框架採用格林函數法將這兩種效應納入其中，從而能夠量化海洋記憶和大氣強迫對海洋熱變化的貢獻。 該框架用於研究北大西洋濤動（NAO）對北大西洋海洋變化（包括大西洋十年多變性）的影響。 北大西洋環流和北大西洋噴流速度的變化可解釋多達30%的海洋十年變異率，主要由海洋熱傳輸的時間變化所驅動。 因此，海洋溫度的十年期波動不能僅僅被準確地模擬為對隨機大氣強迫的被動響應。

北大西洋的記憶會持續一到二十年，影響氣候的可預測性。 研究人員發現了這種延長的記憶，對現有模型提出了挑戰，並推進了改進氣候預測的方法。

海洋記憶指的是海洋條件的持續性，是氣候系統中超越天氣時間尺度的可預測性的主要來源。 然而，”海洋記憶有多長？”這個根本問題一直不清楚。 難以確定海洋記憶的原因是大氣強迫的持續變化掩蓋了海洋環流的長期影響。

研究小組在《地球物理研究快報》（Geophysical Research Letters）上發表的一篇論文中報告說，他們能夠透過追蹤海洋溫度對單一極端大氣事件的反應演變來量化海洋記憶。

作者將北大西洋的長期記憶歸因於海洋環流和熱量輸送的緩慢變化。他們的研究結果表明，海洋溫度的波動對區域氣候（如氣溫）的影響超過十年。該研究也支持對觀測數據進行仔細分析，從而加強對未來十年氣候的預測。

論文第一作者、利物浦大學的Hemant Khatri 博士說：” 這項研究解決了一個根本問題，即什麼是真正的海洋記憶。新的海洋記憶框架揭示了多年海洋記憶的物理機制，為評估氣候模型的新方法鋪平了道路。

利物浦大學的里克-威廉斯（Ric Williams）教授是這篇論文的合著者之一：”這是我們第一次測量海洋記憶。我們發現，與基於觀測的估算相比，最先進的氣候模式大大低估了海洋記憶，估算值僅為8-10年。我們的氣候的，以及了解海洋溫度變化是如何提高未來十年氣候預測的技能的。

編譯自/ ScitechDaily

DOI：10.1029/2024GL110333