北大西洋副极区冷斑形成机制：大西洋经向翻转环流减弱通过大气辐射与海洋热输送的双重调控

为揭示全球变暖背景下北大西洋副极区"冷斑"现象的成因，研究人员通过CMIP6多模型诊断分析，发现大西洋经向翻转环流(AMOC)减弱通过降低海洋热输送(OHTC)和减少大气向下长波辐射(ΔLW↓ )的双重途径，各贡献50%的冷却效应。该研究首次量化了AMOC对大气辐射通量的调控作用，为理解气候系统的海气耦合机制提供了新视角。

　　

在全球变暖背景下，北大西洋副极区却出现了反常的长期冷却现象，被称为"冷斑"(cold blob)或"暖洞"(warming hole)。这一现象与全球温度上升趋势形成鲜明对比，其形成机制一直是气候学界争论的焦点。传统观点认为大西洋经向翻转环流(AMOC)减弱导致的海洋热输送减少是主要原因，但这一假说无法完全解释观测到的冷却幅度。更复杂的是，冷斑不仅影响局地气候，还会通过改变急流路径、风暴轨迹等过程对欧洲天气和热带辐合带(ITCZ)产生远程效应，甚至影响海洋热浪分布和渔业资源。

北京大学的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究中，创新性地采用CMIP6多模型比较方法，将32个气候模型分为冷斑模型组(CB，11个)和暖斑模型组(WB，9个)，通过热力学分解和滞后回归分析，首次揭示了AMOC影响冷斑的双重机制。研究团队开发了七项温度变化分解框架，量化了表面反照率反馈(T1)、长波云辐射强迫(T2)、短波云辐射强迫(T3)、晴空短波辐射(T4)、晴空长波辐射(T5)、海洋热输送收敛(T6)和表面湍流热通量(T7)的贡献。

RESULTS部分的关键发现包括：

1. 海洋过程主导但被部分抵消：AMOC减弱导致OHTC减少引发2.14K/世纪的冷却，但90%被表面湍流热通量减少所抵消，净贡献仅-0.15K/世纪。
2. 辐射过程的关键作用：AMOC减弱伴随低层大气变冷变干，使晴空长波辐射(T5)减少，产生-0.49K/世纪的冷却效应，与海洋过程贡献相当。
3. 垂直大气响应：从地表至600hPa的显著冷却与高层微弱增温形成对比，比湿(hus)和柱积分水汽(prw)减少证实了大气干燥化过程。

DISCUSSION部分指出，AMOC通过海洋(热输送)和大气(辐射)途径对冷斑的形成各贡献50%，这一发现改变了传统认知。研究还发现模型间差异的45%可归因于平衡气候敏感性(ECS)的不同，低ECS模型更易模拟出冷斑。该成果不仅为理解历史气候变异提供新机制，也对评估AMOC未来变化的气候影响具有重要价值，提示在古气候重建中盐度指标可能比SST更具可靠性。

这项研究通过创新的多模型诊断框架，揭示了气候系统中海气耦合的复杂反馈机制，为完善气候模型参数化和预测未来气候变化提供了关键理论依据。特别是明确了AMOC变化通过调控大气温湿特性进而影响辐射收支的这一先前被忽视的途径，对理解全球能量再分配过程具有深远意义。