日前，在山東省科技創(chuàng)新大會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所王凡研究員團(tuán)隊(duì)的成果項(xiàng)目“熱帶西太平洋暖池?zé)猁}結(jié)構(gòu)與變異的關(guān)鍵過(guò)程和氣候效應(yīng)”獲得了山東省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)是山東省內(nèi)基礎(chǔ)科學(xué)研究成果的最高級(jí)別獎(jiǎng)勵(lì)。這是山東省海洋科學(xué)界過(guò)去10年來(lái)首次獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)，凸顯了近年來(lái)山東省海洋科學(xué)研究領(lǐng)域的迅猛發(fā)展。歷時(shí)10年，該項(xiàng)目發(fā)布了我國(guó)第一個(gè)全球格點(diǎn)化海洋溫鹽資料集，被國(guó)際同行廣泛應(yīng)用。并引領(lǐng)著對(duì)暖池的科學(xué)認(rèn)識(shí)由“準(zhǔn)二維”向三維的發(fā)展，初步奠定了我國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)跑地位。
熱帶西太平洋是我國(guó)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和國(guó)防安全的關(guān)鍵區(qū)域。該項(xiàng)目取得的科學(xué)突破顯著提高了我國(guó)對(duì)熱帶西太平洋的海洋、氣候和生態(tài)環(huán)境變化的預(yù)報(bào)能力，將為我國(guó)的國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供有力的信息支持。由于地緣政治方面的重要性，熱帶西太平洋也是世界海洋科技強(qiáng)國(guó)競(jìng)相開展研究的熱點(diǎn)區(qū)域。該項(xiàng)目取得的學(xué)術(shù)成績(jī)，加強(qiáng)了我國(guó)在相關(guān)學(xué)界領(lǐng)域的國(guó)際影響力和話語(yǔ)權(quán)，推動(dòng)了由我國(guó)發(fā)起并主導(dǎo)的第一個(gè)“西北太平洋海洋環(huán)流與氣候?qū)嶒?yàn)（NPOCE）”國(guó)際合作計(jì)劃的實(shí)施，為落實(shí)“以科技創(chuàng)新引領(lǐng)海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)”和“山東省海洋強(qiáng)省建設(shè)”發(fā)揮了重要的先導(dǎo)作用。
國(guó)際海洋強(qiáng)國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)
熱帶西太平洋暖池（以下簡(jiǎn)稱“暖池”）是全球海洋最大的暖水區(qū)域，其高海溫促進(jìn)了大氣強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，是驅(qū)動(dòng)熱帶大氣環(huán)流的主要熱源，也是東亞季風(fēng)和厄爾尼諾現(xiàn)象的策源地。這一海域存在著非常復(fù)雜的洋流結(jié)構(gòu)，西太平洋暖池?fù)碛芯薮蟮臒崃浚奈⑷踝兓赡軙?huì)引起全球氣候的巨大變化并引發(fā)厄爾尼諾或者拉尼娜現(xiàn)象的發(fā)生。
據(jù)悉，暖池的溫度和鹽度結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱“熱鹽結(jié)構(gòu)”）是維持其表層高海溫的關(guān)鍵，而其溫度和鹽度的變異則能導(dǎo)致多種重要?dú)夂颥F(xiàn)象。暖池儲(chǔ)存的大量熱水，只要有一小部分流動(dòng)到東太平洋，就會(huì)引發(fā)厄爾尼諾現(xiàn)象，改變世界各地的天氣格局。因此，暖池的熱鹽結(jié)構(gòu)、變異機(jī)理和氣候效應(yīng)具有極高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，是現(xiàn)代海洋學(xué)和氣候?qū)W的研究熱點(diǎn)。
中科院海洋所研究員李元龍告訴記者：“我國(guó)很多洪澇、干旱、臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害都與暖池的變化息息相關(guān)。所以暖池的研究對(duì)于氣候變化、科學(xué)認(rèn)識(shí)，還有災(zāi)害預(yù)警都是非常重要的，而暖池這個(gè)區(qū)域也是目前國(guó)際海洋科技強(qiáng)國(guó)競(jìng)相研究的對(duì)象，比如美國(guó)、日本、澳大利亞、法國(guó)等，我們國(guó)家現(xiàn)在也是非常重視暖池的研究，它的研究進(jìn)展和突破有助于提高我國(guó)在國(guó)際科技界的話語(yǔ)權(quán)和影響力。”
揭示我國(guó)華南降水變化的原因
“以往對(duì)暖池結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)主要局限在表層溫度的‘準(zhǔn)二維’分布，但對(duì)于海面以下的深層結(jié)構(gòu)和鹽度結(jié)構(gòu)并不了解，也就無(wú)法深入理解暖池高海溫的維持機(jī)制和引起氣候變化的原理。”李元龍表示，對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)家“973”計(jì)劃（基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃）和自然科學(xué)基金委的支持下，歷經(jīng)多年的探索和研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)暖池核心的全深度潛標(biāo)觀測(cè)，獲取了溫度、鹽度和海流的連續(xù)觀測(cè)資料，在暖池內(nèi)部發(fā)現(xiàn)并命名了新的水團(tuán)“北太平洋熱帶次表層水”，并發(fā)現(xiàn)了豐富的中小尺度（直徑小于1000公里）熱鹽結(jié)構(gòu)，從而完整刻畫出暖池的三維熱鹽結(jié)構(gòu)。
“在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)還揭示了暖池溫鹽變異的主要機(jī)理，并發(fā)現(xiàn)了暖池溫鹽變異對(duì)厄爾尼諾現(xiàn)象和我國(guó)華南降水變化的重要影響，揭示了暖池的鹽度變化影響厄爾尼諾事件發(fā)展的完整過(guò)程，闡釋了暖池海溫異常增暖造成我國(guó)華南秋季嚴(yán)重干旱的機(jī)理，為科學(xué)預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)這些氣候?yàn)?zāi)害提供了新的科學(xué)依據(jù)。”李元龍告訴記者，“同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還提出了新的歷史數(shù)據(jù)訂正方案，有效提高了暖池乃至全球海洋溫鹽資料的質(zhì)量，發(fā)展出了新型的氣候變化預(yù)報(bào)系統(tǒng)，顯著提高了對(duì)近年來(lái)發(fā)生的厄爾尼諾事件的預(yù)報(bào)能力。”
新型模式可預(yù)測(cè)厄爾尼諾事件
“熱帶西太平洋海域位于太平洋的西部，在我國(guó)的東南方向，菲律賓、印尼等幾個(gè)國(guó)家都在此范圍之內(nèi)。而且它位于我國(guó)的第二島鏈，對(duì)于我國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等都是非常重要的一個(gè)區(qū)域，同時(shí)也是我國(guó)提出的‘海上絲綢之路’倡議的主要起點(diǎn)，可以說(shuō)是我國(guó)‘海洋生命線’上的重要節(jié)點(diǎn)。而暖池相當(dāng)于全球氣候變化的‘心臟’，無(wú)論是從海洋還是氣候方面來(lái)看，它都是一個(gè)全球關(guān)注的熱點(diǎn)。”據(jù)李元龍介紹，“厄爾尼諾的預(yù)報(bào)一直以來(lái)都是一個(gè)國(guó)際科學(xué)難題。一般來(lái)說(shuō)只能提前大約4個(gè)月預(yù)測(cè)，而我們發(fā)展出的新型模式可以提前到半年左右。如果對(duì)厄爾尼諾的預(yù)報(bào)比較精準(zhǔn)的話，那么它的影響就可以比較容易推算出來(lái)，比如說(shuō)可以定性地去推算今年南方是旱還是澇。2014年幾乎國(guó)際上的科研機(jī)構(gòu)都預(yù)測(cè)會(huì)發(fā)生厄爾尼諾現(xiàn)象，結(jié)果卻并沒有發(fā)生；而2015年并沒有研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)顯示，結(jié)果卻出現(xiàn)了很強(qiáng)的厄爾尼諾現(xiàn)象。這就說(shuō)明很多預(yù)報(bào)模式都存在一定缺陷。”
“通過(guò)組織現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，投放深海潛標(biāo)，我們將暖池的科學(xué)認(rèn)識(shí)由‘準(zhǔn)二維’轉(zhuǎn)向三維發(fā)展，這樣就有溫度、鹽度和海流的同步連續(xù)觀測(cè)。基于這些觀測(cè)的資料和大量細(xì)致的分析，我們對(duì)暖池的三維熱鹽結(jié)構(gòu)和變異有了清楚的認(rèn)識(shí)，從而提出了一個(gè)新型的氣候預(yù)報(bào)模式，目前已經(jīng)進(jìn)入常規(guī)業(yè)務(wù)化運(yùn)用，預(yù)報(bào)結(jié)果多次被我國(guó)氣象部門、國(guó)家預(yù)報(bào)中心采用。”李元龍表示，“我們提出的這個(gè)新型預(yù)報(bào)系統(tǒng)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)到了最近幾次較強(qiáng)的厄爾尼諾事件。”
