CMIP5未來情境下赤道太平洋湧升流的年循環持續減弱之探討

English title: Continued weakening of the equatorial Pacific upwelling annual cycle in CMIP5 future projections

本研究為王儷樵老師與澳洲墨爾本大學陶氏蘭博士生、余嘉裕老師合作之研究成果，於2022年9月刊載於scientific reports期刊(https://doi.org/10.1038/s41598-022-19874-2)。

本研究使用第五階段耦合模式對比計畫（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5，CMIP5）模式，探討了全球暖化下赤道太平洋湧升流的年循環動力機制。透過近期發展出來的線性加權理論並加以分析後，發現在暖化情境下，CMIP5模式中的湧升流年循環之理論模擬值得以合理地表現出其原始輸出值的特徵，不過和現階段時期的結果相比，量值上卻明顯減弱。為驗證以上論述，我們將CMIP5未來90年的情境推估依序區分成三個30年區段加以討論，並藉由長期演變的結果，再次證實湧升流年循環於赤道太平洋有整體減弱的趨勢。此外更進一步發現，減弱的艾克曼湧升流很可能和經向的海表面風應力輻散有關，而赤道溫躍層傾斜程度的趨緩則是波湧升流減弱的原因，且變弱的東側波湧升流與西側艾克曼湧升流，將共同導致赤道太平洋湧升流的年循環強度逐漸減小，其上述於暖化下的變化在19個選定的CMIP5模式中皆有顯著的表現。由於赤道湧升流對於熱帶地區的海表面溫度、相關的大氣—海洋交互作用，以及對流和降雨等有深遠的影響，因此赤道太平洋湧升流的年循環強度持續減弱，可能會讓背景場的變化在相位峰值時有強度上的改變，進而使具有強季節鎖定特徵的氣候現象在未來情境的模擬受到影響。由此可知，理論模擬值的結果可以基於艾克曼效應和波效應的動力機制，描述出赤道湧升流年循環的結構特徵，這將提供我們於日後全球暖化下的氣候變化研究上，一種重要而有力的工具。 

圖一、19個CMIP5模式中，赤道湧升流年循環在原始輸出值與理論模擬值之間的相關係數，藍色與橘色長條分別為現階段（1976–2005）與未來推估（2071–2100）的結果。 

圖二、赤道太平洋湧升流的年循環於19個CMIP5模式的系集平均下，其原始輸出值、理論模擬值、艾克曼效應與波效應在（a–d）P1期間、（e–h）P2期間、（i–l）P3期間，和（m–p）P3與P1期間的差異（單位：公尺／天）。P1–P3分別為2011–2040年、2041–2070年和2071–2100年三個時間區間。黑點代表超過70％模式的模擬結果與CMIP5模式的系集平均吻合。