當聖嬰遇上黑潮：西北太平洋的雙重動力機制
115年06月11日
【本篇報導由地球科學系 吳朝榮特聘教授研究團隊提供】 西北太平洋洋流系統結構複雜，其中以黑潮為代表的西方邊界流串聯熱帶與副熱帶環流，對東亞乃至全球氣候具有舉足輕重的影響。聖嬰現象是熱帶太平洋中擾動此洋流系統的主要自然機制之一，然而其影響的時空依賴性迄今仍未充分釐清—尤其是在考量聖嬰多樣性、洋流系統本身的內在複雜性，以及近年觀測資料日益豐富的背景下，此議題更值得深入探討。 本研究整合衛星高度計與漂流浮標觀測資料，系統性地揭示聖嬰多樣性對西北太平洋洋流系統的雙重影響：熱帶效應主要體現於暖池區海平面高度的異常變化，副熱帶效應則由風應力旋度的變化所主導。兩種類型的聖嬰事件透過上述兩種機制對洋流產生明顯不同的響應特徵。 隨著全球暖化持續加劇，上述影響預期將進一步強化。因此，完善海洋觀測系統並提升氣候模式的模擬能力，對於深入理解並有效預測聖嬰現象對西北太平洋洋流系統之影響效應，將是未來研究的核心課題。 西北太平洋複雜的洋流系統串聯熱帶與副熱帶環流，對東亞乃至全球氣候具有深遠影響。ENSO事件能顯著重塑此洋流系統，然而其空間差異性迄今尚未獲得系統性釐清。本研究整合1993–2022年衛星測高資料與1979–2022年漂流浮標觀測，揭示聖嬰現象對熱帶與副熱帶環流的雙重控制機制。 熱帶響應：聖嬰現象期間，北赤道洋流（NEC）、民答那峨洋流（MC）、北赤道反流（NECC）與印尼穿越流（ITF）均呈增強，而熱帶黑潮（TKC）則顯著減弱。此響應源於北赤道分岔緯度（NECBL）北移，導致更多水體偏向南向輸運。 副熱帶響應：與熱帶區域相反，黑潮及黑潮延伸流（KE）在聖嬰現象期間呈增強趨勢。多組長期再分析資料與漂流浮標觀測一致證實：聖嬰現象期間熱帶黑潮減弱，副熱帶黑潮則顯著增強，二者呈現反相位變化。 動力機制： ENSO透過調控赤道信風與中緯度西風驅動上述變化。常態條件下，信風將暖水堆積於西太平洋暖池；聖嬰現象發生時，信風減弱、暖水東移，阿留申低壓隨之加深並強化西風，在副熱帶產生負風應力旋度異常。估算顯示，此負旋度使副熱帶黑潮輸運增加約3.25 Sv，對應漂流浮標觀測流速增強約9 cm s⁻¹。相較之下，熱帶風應力旋度異常僅使TKC減弱約0.5 Sv，其主要機制在於暖池海平面高度下降所引發的地轉位勢梯度減弱—當暖池海面高度降低，NEC與MC增強而TKC減弱，說明暖池海面高度是熱帶環流調節的主導因子。 綜上，ENSO以雙重機制塑造西北太平洋環流：熱帶響應由暖池海面高度下降及地轉平衡改變所主導；副熱帶響應則主要由中緯度西風增強所產生的負風應力旋度異常所驅動。 聖嬰型態差異： 進一步分析顯示，中太平洋型（CP）聖嬰的影響較東太平洋型（EP）更為顯著。Niño 4指數分析表明，CP事件伴隨更強的中緯度西風增強與負風應力旋度異常，使副熱帶黑潮及黑潮延伸流的增強幅度超過EP事件；同時，CP型聖嬰引發更大幅度的暖池海面高度下降，進一步強化NEC、NECC、MC及ITF，並使TKC持續減弱。上述結果表明，暖池海面高度變化與風應力旋度異常的聯合作用，可統一解釋不同類型聖嬰事件對熱帶及副熱帶環流的差異性響應。 隨著全球暖化加劇與CP型聖嬰發生頻率上升，上述動力耦合效應預期將進一步放大，西北太平洋環流對ENSO的敏感度亦將隨之提升。未來應持續強化海洋觀測系統並提升氣候模式解析度，以準確模擬ENSO驅動下黑潮及西北太平洋環流的變化特徵。 原文出處： Wang, Y. L., F. F. Jin, C. R. Wu*, and B. Qiu (2024): Northwestern Pacific Oceanic circulation shaped by ENSO. Scientific reports, 14, 11684, doi:10.1038/s41598-024-62361-z.