张仲石教授团队成果在《Nature Communications》上发表
热带气旋是一种灾害性天气,当它发展了一定强度就被称为台风或飓风。在气候上,它不仅影响全球沿海地区降水总量及其季节性差异,而且会通过加强近表层海洋垂直混合,改变海洋热输送,进而影响全球气候。现代热带气旋主要生成于热带及副热带海洋,北半球大于南半球,西北太平洋是全球最大的气旋生成中心。现代热带气旋的空间格局是在哪个地质年代形成的呢?
围绕这一问题,张仲石研究团队通过多组海气耦合模式试验,结合经验统计分析,进行了模拟研究。结果表明,在约5000万年前,尽管热带地区年平均海温高达30ºC(比现代高5 ºC),但太平洋和大西洋热带气旋潜在生成频次偏少,最大生成中心在南印度洋,南半球生成数目多于北半球(图1a)。随着新生代变冷,热带气旋生成位置逐渐向北、向赤道方向移动,北半球数目增多,南半球减少(图1)。到晚中新世-晚上新世之间(1000‒300万年前),西北太平洋生成数目增加、位置南移,成为全球最大的生成中心,而南印度洋生成数目减少,标志着现代热带气旋空间格局已经形成(图1f)。进一步的模拟结果显示,CO2浓度的变化对地质时期热带气旋生成位置的影响很小,而热带海道关闭(即印尼海道变窄和巴拿马海道关闭)是关键因素。
这项工作在国际上首次绘制了新生代以来全球热带气旋的演变情景,给出了现代热带气旋格局“起源”的可能年代,对全面理解气候系统演变具有重要的科学意义。该研究成果于2019年7月在国际著名刊物《Nature Communications》上发表(影响因子:12.35,文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11110-2)。张仲石教授为该文共同通讯作者,第一作者是中科院大气物理研究所燕青副研究员。
图1.新生代全球热带气旋的潜在生成位置分布。(a)早始新世(5000万年前),(b)晚始新世(4000万年前),(c)晚渐新世(3000万年前),(d)早中新世(2000万年前),(e)晚中新世(1000万年前),(f)晚上新世(300万年前)和(g)现代。