2024年10月24日，中国地质大学（武汉）古气候模拟团队与德国马普气象研究所、英国埃克塞特大学、德国亥姆霍兹赫伦研究中心、中国科学院大气物理研究所等多家科研单位合作，在《Nature Communications》上发表了题为 “Early emergence and determinants of human-induced Walker circulation weakening”的研究成果。该研究的通讯兼第一作者为环境学院大气科学系巫明娜副教授，张仲石教授为共同通讯作者。
沃克环流是热带太平洋最重要的大尺度纬向大气环流，其变化对区域水循环和全球气候异常具有深远影响。随着人类活动的加剧，如何有效识别并检测由人类活动引起的沃克环流变化信号仍是一个科学难题。针对这一挑战，研究团队利用CMIP6模式数据，基于反映沃克环流强度的高、中、低层指标，系统分析了人类活动导致的沃克环流变化。研究发现，相较于低层环流，中、高层沃克环流减弱信号最早可能被检测到，表明人类活动对中高层环流的影响更显著。
中、高层沃克环流变化信号较早显现出来的主要原因是温室气体浓度增加引发了双重效应：一方面，热带东太平洋出现类厄尔尼诺型增暖，另一方面，热带对流层上层显著增暖。热带对流层上层的增暖是对二氧化碳辐射强迫的直接响应，信号响应更为迅速；而低层的海温梯度变化则受到海洋动力过程的调节，信号响应相对滞后。因此，由对流层上层增暖引起的沃克环流减弱信号，比低层海温梯度变化引发的信号更早被检测到。
该研究强调了在全球增暖背景下，热带对流层垂直增温不均对热带大气环流变化的关键作用。未来需要更加关注中高层对流层的变量，以便更早检测到人类活动导致的热带大气环流变化信号。研究成果不仅深化了对人类活动如何影响气候的科学认知，还为应对由热带大气环流变化引发的气候挑战提供了重要的科学依据。
图1. 基于不同高度层指标揭示的不同排放情景下1980–2099年人为沃克环流变化的信噪比。
当信噪比大（小）于1（-1）时，人类活动的影响可以被检测到。
参考文献：
Wu, M., Li, C., Collins, M. et al. Early emergence and determinants of human-induced Walker circulation weakening. Nat Commun 15, 9161 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53509-6.
