具体描述
This volume provides an up to date overview of climate variability during the 20th century in the context of natural and anthropogenic variability. It compiles a number of contributions to a workshop held in Gwatt, Switzerland, in July 2006 dealing with different aspects of climate change, variability, and extremes during the past 100 years. The individual contributions cover a broad range of topics. The volume fills a gap in this exciting field of research.
《海洋深层环流的百年变迁与区域气候响应》 本书简介 本书深入探讨了过去一个世纪以来，全球海洋深层环流（Deep Ocean Circulation，DOC）的复杂动态及其对区域乃至全球气候系统的深远影响。尽管气候变化研究的焦点往往集中于海表温度和大气环流的短期波动，但海洋深层水团的缓慢、大规模运动，作为地球气候系统中的关键热量和碳汇“传送带”，其百年尺度的变化模式对于理解长期气候趋势至关重要。 本书构建了一个跨学科的研究框架，融合了古气候学、海洋物理学、地球化学和气候模型模拟的最新成果，旨在揭示驱动深层环流百年尺度变化的关键机制，并量化这些变化如何反馈到区域气候和生态系统中。 第一部分：深层环流的机制与年代际变率 第一章：深层水团的形成、混合与输运 本章首先界定了“深层环流”的物理边界和关键组分，包括南极底层水（AABW）、北大西洋深层水（NADW）的形成区（如格陵兰、挪威和拉布拉多海）。我们详细考察了影响水团密度的关键参数——温度和盐度（T-S特性）——在过去一百年间的区域性演变。重点分析了在冰盖融化和海表增暖背景下，形成区密度驱动力（Thermohaline Forcing）的变化趋势。 通过对深层温盐剖面数据的长期时间序列分析，本书揭示了在二十世纪中叶至末期，NADW 强度出现显著的减弱信号，并探讨了这一现象与北大西洋涛动（NAO）长期变化、以及高纬度海冰覆盖率下降之间的复杂耦合关系。 第二章：年代际到百年尺度的环流模式识别 本章聚焦于如何从噪音中识别出深层环流的“真实”长期信号。我们采用了多种地球物理示踪剂，包括溶解的惰性气体、放射性同位素（如碳-14和氡-222）以及深海浮标观测数据。通过对这些示踪剂在深层水团中的空间分布和时间演变进行反演分析，我们成功地重构了过去百年间南向和北向深层水输运的年代际振荡周期。 研究发现，深层环流的年代际变率并非简单的线性趋势，而是呈现出多个重叠的周期性（例如，30年和60年的波动），这些波动与太阳活动、地磁场变化以及区域海洋热力学反馈存在潜在的联系。 第二部分：深层环流变化对区域气候的影响 第三章：热量再分配与深海热力学 深层环流是海洋吸收和重新分配全球热量的主要载体。本书量化了过去一个世纪以来，深层水团热含量（Ocean Heat Content, OHC）在1000米以下深度（即深海）的积累速率。数据显示，深海正在吸收前所未有的热量，这极大地延缓了海表气候变暖的速率。 本章重点分析了深层水团向热带和南半球输送热量的路径变化，并结合观测数据，论证了深层环流减缓如何影响北大西洋的对流活动和极地冰盖下方的热量交换过程。 第四章：碳循环的百年演变与深海碳汇效率 深层环流变化直接调控着“生物泵”和“溶解泵”的效率，从而影响大气二氧化碳的长期浓度。本书利用海洋地球化学模型，模拟了过去一百年间，不同深层水团（尤其是AABW）向上混合和向赤道输送的速率变化对海洋溶解无机碳（DIC）分布的影响。 分析表明，深层水团向北输送的速率变化，尤其是深层水形成区的盐度变化，对北太平洋和南大西洋的碳溶解平衡产生了关键性的区域性影响，这对于评估海洋在未来碳预算中的角色至关重要。 第五章：区域海平面变化与深海响应 海平面上升是全球气候变化最直接的威胁之一。本书区分了由冰川融化和热膨胀（海表变暖）引起的海平面贡献，并着重剖析了深层水团密度变化对区域海平面监测的影响。 通过分析深层水的温度和盐度变化，我们发现，在一些关键的边际海域（如西太平洋暖池边缘），深层水密度的微小变化已转化为数毫米的区域性海平面差异，这些差异在百年尺度上对沿海社区的风险评估具有不可忽视的指导意义。 第三部分：未来情景与不确定性评估 第六章：气候模型对深层环流模拟的挑战 本书评估了当前主流的气候模式（CMIP系列）在模拟过去百年深层环流变率时的性能差异。分析指出，模式间最大的不确定性源于对高纬度海冰动力学和云层反馈的参数化处理，这些因素极大地影响了深层水团的形成速率和混合强度。 我们提出了一个改进深层环流模拟的建议框架，侧重于提高模式中边界层混合和对流过程的物理精度，以期更好地约束未来深层环流演变的预测范围。 第七章：深层环流变化驱动的极端气候事件潜力 尽管深层环流的变化是缓慢的，但其对大尺度气候模态（如ENSO和PDO）的长期调制作用，可能通过改变海洋热量释放的背景态，间接影响区域极端天气事件的频率和强度。 本章探讨了深层环流强度减弱（或增强）的长期趋势，与过去一个世纪中特定区域（如南半球风暴路径和热带气旋生成区）的长期气候偏移之间的潜在因果链。研究结论强调，忽略深层过程的长期演变，将导致对未来区域气候敏感性的低估。 总结 本书首次系统地整合了海洋深层动力学在过去百年间的观测证据与机制分析，为理解地球气候系统的惯性与反馈机制提供了至关重要的基础。本书的发现不仅深化了我们对气候系统百年变率的理解，更为制定长期、跨代际的适应与减缓策略提供了坚实的科学支撑。
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