國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授、米泓生教授、汪佑霖博士後研究員，協同參與國立臺灣大學地質科學系組成的國際團隊，利用珊瑚同位素紀錄，發現「西邊界流」（Western Boundary Current）傳輸量（Transport）隨全球暖化增強，證實海洋環流對全球氣候的重要影響。研究成果已於6月榮登地科領域頂尖國際學術期刊《自然—地球科學》（Nature Geoscience）。

海洋是地球氣候系統中最大的儲熱器，隨著人為溫室氣體持續增長，超過90%新增熱量進入海洋，造成海洋暖化。而大尺度海洋環流是重新分配這些能量的重要環節，並且回饋調控和影響全球與區域表面溫度變化。因此，海洋環流在暖化背景下，如何變化以及是否存在長期趨勢，成為理解和推估未來氣候變遷的關鍵議題之一。

其中，位於太平洋的「副熱帶—熱帶翻轉流」（Subtropical/Tropical Cell），主要調節數十年到長期全球溫度變化。而其關鍵組成部分「西邊界流」，將上層海水從南太平洋通過索羅門海傳輸進入赤道，是「赤道潛流」（Equatorial Undercurrent）的主要水源，也是評估翻轉流強度的指標之一，更進一步調控赤道海洋表面溫度以及聖嬰、反聖嬰活動。

然而，受限於衛星與現場觀測資料不足，索羅門海的西邊界流缺乏長期觀測。因此，學界對於過去100年全球暖化期間，西邊界流長期變異的了解仍相當有限。

國際研究團隊表示，藉由分析索羅門海的珊瑚骨骼中氮同位素紀錄—「15N/14N比值」，可反映出熱帶和副熱帶水團在西邊界流的交換程度，進而估算出洋流傳輸量變化。

研究結果顯示，西邊界流強度從20世紀以來，隨著全球暖化而有增強趨勢，並且加劇赤道潛流強度，進而影響聖嬰現象的發展與強度。同時，西邊界流強度呈現出顯著的年代際震盪週期性，佐證在太平洋年代際震盪正相位時期，東赤道太平洋海洋表面溫度較高及湧升流（Upwelling）較弱，西邊界流較強。

臺師大地科系汪佑霖博士後研究員解釋，在太平洋年代際震盪正相位時期，沃克環流（Walker Circulation）和副熱帶—熱帶翻轉流減弱，使赤道湧升流減弱與海洋溫躍層（Thermocline）傾斜程度平緩。而隨著沃克環流減弱的赤道信風，於南太平洋形成負的風應力旋度異常，因此，導致西邊界流增強。

汪佑霖補充，在人為全球暖化影響下，雖然氣候模式推估副熱帶—熱帶翻轉流及沃克環流減弱，但與觀測結果仍舊缺乏共識，因此，有待未來做進一步研究。另一方面，往南擴增的哈德里環流（Hadley Cell）和增強的東南信風，也會使西邊界流及赤道潛流加強，以及平緩海洋溫躍層的傾斜程度。

地科系陳卉瑄系主任說：「海洋環流攜帶了什麼祕密？這個研究是海洋學、地質學的完美結合，利用珊瑚的同位素資訊，推算海洋環流的過程，進一步推估氣候如何變化。」

這些國際研究團隊的跨領域發現，證實大氣海洋模式所預測的西邊界流調節赤道海洋熱量平衡。而在全球暖化的背景下，西邊界流的增強將增加對太平洋和全球氣候的調節。這些成果揭示大氣與海洋之間的緊密動態關係，及其對於區域和全球氣候變遷的影響，也為大尺度氣候模式提供寶貴的驗證，更有助於推估全球暖化下的未來氣候狀態。

本國際研究計畫由國家科學及技術委員會哥倫布計畫、教育部高等教育深耕計畫、臺大永續地球尖端科學研究中心、臺大核心研究群計畫等資助，並與臺大地質系任昊佳副教授、中央研究院環境變遷研究中心、美國多所大學的教授及博士後研究員合作完成。（資料來源：臺師大地科系、臺大地質系／撰文、編輯：吳韋諒／核稿：胡世澤）

論文原始連結：https://doi.org/10.1038/s41561-023-01212-4

臺師大地科系汪佑霖博士後研究員（左），與米泓生教授（中）和吳朝榮教授（右）合影。

圖a：平常氣候狀態下的沃克環流（黑色）、哈德里環流（橘色）、副熱帶—熱帶翻轉流（藍色）、赤道潛流（藍色傾斜箭頭）、西邊界流（紅色）間的耦合過程，並以黑色細線表示赤道太平洋溫躍層的東西向傾斜程度。圖b：氣候狀態處於太平洋年代際震盪正相位時期的耦合過程，沃克環流、副熱帶—熱帶翻轉流減弱，西邊界流增強，赤道太平洋溫躍層平緩。圖c：人為暖化影響下的氣候狀態對耦合過程的影響，沃克環流、副熱帶—熱帶翻轉流的減弱，待未來進一步研究，而哈德里環流往南擴增，西邊界流、赤道潛流增強，赤道太平洋溫躍層平緩。

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