太平洋覆盖了地球表面积的32%，超过了所有陆地面积的总和。不出所料，它的活动影响着全球的气候。
海洋水温和风的周期性变化，称为El Ni?o-Southern振荡，是一种主要的气象力量。科学家们知道人类活动正在影响这个系统，但仍在确定影响的程度。
《自然》杂志上的一项新研究揭示了大气成分——被称为“太平洋沃克环流”——在工业时代以意想不到的方式改变了它的行为。这一国际研究小组的作者还发现，火山爆发会导致沃克环流暂时减弱，从而诱发厄尔尼诺Ni?o现象。这些结果为未来El Ni?o和La Ni?a事件的变化提供了重要的见解。
“问题是，‘背景环流是如何变化的?’”合著者、加州大学圣巴巴拉分校布伦环境科学与管理学院副教授萨曼莎·史蒂文森说。“我们关心沃克环流，因为它影响着世界各地的天气。”
地球的自转使温暖的地表水聚集在海洋盆地的西侧。在太平洋，这导致亚洲更加潮湿，低空信风向西吹过海洋。高海拔的东风形成了一个大气环流——沃克环流——它驱动着热带太平洋及更远地区的天气模式。
“热带太平洋对全球气候有着巨大的影响，”研究报告的合著者、夏威夷大学Mānoa海洋与地球科学与技术学院地球科学助理教授斯隆·科茨说。“了解它对火山爆发、人为气溶胶和温室气体排放的反应是自信地预测气候变化的基础。”
这些影响会留下生物和地质特征。研究小组利用冰芯、树木、湖泊、珊瑚和洞穴的数据，研究了过去800年来太平洋的长期天气模式。
“它们不是温度计，但它们包含有关气候的信息，”史蒂文森说。
某些条件有利于吸收较重或较轻的一种元素，即同位素，形成碳酸盐骨架、沉积物和树木年轮等结构。研究人员使用复杂的统计数据来分析不同类型的氧和氢的比例。这使他们能够追踪过去沃克环流的变化，并比较温室气体增加前后的趋势。
“我们开始确定温室气体是否影响了太平洋沃克环流，”主要作者乔治·法尔斯特说，他是澳大利亚国立大学和ARC极端气候卓越中心的研究员。“我们发现，整体实力尚未改变，相反，每年的行为是不同的。”法尔斯特作为圣路易斯华盛顿大学的博士后研究员开始了这项研究。
他们观察到，与工业时代相比，沃克环流在El Ni?o-like和La Ni?a-like阶段之间转换的时间长度略有放缓。法尔斯特说:“这意味着未来我们可能会看到更多这种持续多年的La Ni?a或El Ni?o事件，因为太平洋上空的大气流动在这两个阶段之间切换得更慢。”这可能会加剧干旱、火灾、降雨和洪水的相关风险。
也就是说，作者还没有注意到血液循环强度的任何显著变化。“这是一个令人惊讶的结果，”史蒂文森说，“因为到21世纪末，大多数气候模型都表明沃克环流将减弱。”
他们还发现火山爆发影响了环流。“在火山爆发之后，我们看到太平洋沃克环流非常持续地减弱，”合著者、圣路易斯华盛顿大学助理教授布朗文·科内基说。这导致了火山爆发后的El Ni?o-like状况。
“我们的研究为热带大气-海洋系统的基本组成部分提供了长期背景，”科茨说，他的专业知识涵盖了过去2000年的气候变化。“了解太平洋沃克环流如何受到气候变化的影响，将使太平洋沿岸及其他地区的社区能够更好地为未来几十年可能面临的挑战做好准备。”
了解气候变化对沃克环流的影响对于建立可靠的预测也很重要。史蒂文森解释说:“如果我们不知道现实世界中发生了什么，那么我们就不知道我们用来预测未来变化的模型，[……]影响和风险是否给了我们正确的画面。”
研究人员目前正在调查是什么导致了他们在沃克循环中看到的变化。史蒂文森的一名博士生正在研究一个系统模型，其中包括氢和氧同位素的比例。开发一个预测这些测量结果的模型将为研究人员提供一个检验不同假设的工具。
夏威夷大学的Marcie Grabowski在Mānoa对这项工作做出了贡献。
