AMOC年代际波动的双模态及其在增暖下的演变

Interdecadal variability of Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) is a dominant modulator of the interdecadal climate oscillation of North Hemisphere. Long observation of climatic variables show that two dominant periods of about 20 and 70 years existing around North Atlantic (NA), which indicate the possible existence of multiple modes of AMOC interdecadal variability, and the changes of AMOC interdecadal variability under global warming is the result of non-uniform changes of multiple modes. Based on correcting the opinion that there is only one mode of AMOC interdecadal variability, and using coherent multiple index analysis of AMOC, our project study the basic features / physical mechanism / interaction / correlation with two dominant periods in NA of AMOC interdecadal variability through the cross-correlation analysis between models, validation with observations and dynamical analysis, furthermore, detect the non-uniform changes of multiple modes of AMOC interdecadal variability under global warming. The results of this project will contribute to the understanding of the interdecadal variability of AMOC and climate system, also contribute to the projection of the changes of AMOC interdecadal variability under global warming which may effect the future climate oscillation.

大西洋经向翻转环流（AMOC）的年代际波动是北半球气候年代际变化的主要调控因子。长气候观测指出北大西洋气候存在20年、70年两个年代尺度的主导周期，说明AMOC年代尺度的波动模态可能并不唯一，且其在全球增暖下的变异可能是多模态间的非一致性演变的结果。本项目拟在破除只存在一个AMOC年代尺度波动模态认识的基础上，采用AMOC多指数综合分析方法，通过气候模式间的交叉对比、有限观测资料的验证及动力学理论的约束，分析AMOC年代尺度波动双模态的基本特征、形成机制、相互间的关系及其与北大西洋气候年代际双主周期间的关系，并进一步研究全球增暖下各模态的消、长特征及机制。本项目的研究将有助于加深认识AMOC及气候的年代尺度波动特征，以及影响未来气候年代尺度波动行为的AMOC年代尺度波动的演变。

基于多指数方法的综合分析发现，当前气候模式模拟中AMOC变率普遍存在与气候记录20/70年双主导周期对应的两种年代际波动模态，此两种模态的动力学机制及其纬度依赖特征在三层海洋简化理论模型中得以揭示，并通过单独海洋环流模式MITgcm试验进一步明确了副热带及副极地海洋动力学环境的典型差异，通过其激发和维持的不同类型Rossby波，赋予AMOC同时存在的20/70年两种波动模态。通过观测数据及模式试验结果的分析表明，AMOC两种年代际模态能够通过各自对应的SST模态影响气候系统的年代际变化。本项目的实施力图构建“海洋动力学环境-Rossby波-AMOC年代际变率-SST模态及气候影响”气候年代际波动双主导周期的解释机制，深入理解AMOC年代际波动的基本物理机制，为气候模式年代际变率的改进提供机制基础，将有助于改善气候年代际波动的模拟研究基础，以及提高气候年代际预测的效果。