臺師大攜手臺大 解「西邊界流」隨全球暖化增強之謎

臺師大地科系汪佑霖博士後研究員（左）與米泓生教授（中）和吳朝榮教授（右）合影。(臺師大提供／李侑珊臺北傳真)

溫室效應加劇海洋暖化，位於太平洋的「副熱帶—熱帶翻轉流」調節全球溫度變化，其中關鍵組成部分爲「西邊界流」（Western Boundary Current），但受限於觀測資料不足，相關研究十分有限。爲解開「西邊界流」謎團，臺灣師範大學地球科學系教授吳朝榮教授、米泓生與博士後研究員汪佑霖協同參與臺大地質科學系組成國際團隊，發現「西邊界流」傳輸量隨全球暖化增強，證實海洋環流對全球氣候的重要影響。研究成果已於6月刊登於地科領域頂尖國際學術期刊《自然—地球科學》（Nature Geoscience）。

海洋是地球氣候系統中最大的儲熱器，隨着人爲溫室氣體持續增長，超過9成的新增熱量進入海洋，造成海洋暖化。而大尺度海洋環流是重新分配這些能量的重要環節，並且回饋調控和影響全球與區域表面溫度變化。因此，海洋環流在暖化背景下，如何變化及是否存在長期趨勢，成爲理解和推估未來氣候變遷的關鍵議題之一。

其中，位於太平洋的「副熱帶—熱帶翻轉流」，主要調節全球溫度變化。而其關鍵組成部分「西邊界流」，將上層海水從南太平洋通過索羅門海傳輸進入赤道，是「赤道潛流」的主要水源，更進一步調控赤道海洋表面溫度以及聖嬰、反聖嬰活動。

然而，受限於衛星與現場觀測資料不足，索羅門海的「西邊界流」缺乏長期觀測，因此學界對於過去100年全球暖化期間，「西邊界流」長期變異的瞭解仍相當有限。

研究團隊表示，藉由分析索羅門海的珊瑚骨骼中氮同位素紀錄「15N／14N比值」，反映出熱帶和副熱帶水團在「西邊界流」的交換程度，進而估算出洋流傳輸量變化。而「西邊界流」強度從20世紀以來，隨着全球暖化而有增強趨勢，並且加劇赤道潛流強度，進而影響聖嬰現象的發展與強度。

汪佑霖表示，在太平洋年代際震盪正相位時期，沃克環流（Walker Circulation）和副熱帶—熱帶翻轉流減弱，使赤道涌升流減弱與海洋溫躍層（Thermocline）傾斜程度平緩。而隨着沃克環流減弱的赤道信風，於南太平洋形成負的風應力旋度異常，因此，導致「西邊界流」增強。

研究團隊也證實大氣海洋模式所預測的「西邊界流」調節赤道海洋熱量平衡。而在全球暖化的背景下，「西邊界流」的增強將增加對太平洋和全球氣候的調節。這些成果揭示大氣與海洋之間的緊密動態關係，及其對於區域和全球氣候變遷的影響，也爲大尺度氣候模式提供寶貴的驗證，更有助於推估全球暖化下的未來氣候狀態。

該國際研究計劃由國家科學及技術委員會哥倫布計劃、教育部高等教育深耕計劃、臺大永續地球尖端科學研究中心、臺大核心研究羣計劃等資助，並與臺大地質系任昊佳副教授、中央研究院環境變遷研究中心、美國多所大學的教授及博士後研究員合作完成。