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西太平洋暖池變化對氣候的影響 西太平洋暖池變化對氣候的影響 西太平洋暖池變化對氣候的影響 西太平洋暖池變化對氣候的影響

西赤道太平洋暖池(Western Pacific Warm Pool ,簡稱為WPWP)是 全球最大的暖水匯集區,暖池對氣候的影響,源自於其為大氣熱量 及水氣的主要來源(Yan et al., 1992)。由西太平洋暖池所傳送之熱與 水氣扮演著驅動渥克(Walker)及哈德利(Hadley)環流的角色,因此能 對全球氣候造成影響(Pierrehumbert, 2000)。

西太平洋暖池以年平均海表溫高於28℃為其範圍(Yan et al., 1992)(圖1.1),除了具有表水溫極高的特性外,因為貿易風將暖濕空 氣帶至西太平洋暖池區域,因此產生極高的降雨量(Delcroix et al., 1996),大量降雨亦使西太平洋暖池有低鹽度的特性(<35 psu),亦被 稱為「fresh pool」(Hénin et al., 1998)。東西赤道太平洋除了在鹽度與 溫度上迥異外,從美國「國家海洋暨大氣管理局」(National Oceanic and Atmospheric Administration ,NOAA)海溫資料顯示,赤道太平洋 西 側 溫 躍 層 深 度 約 達 200 公 尺 , 向 東 逐 漸 變 淺 為 50 公 尺 左 右 ( Locarnini et al., 2006),其溫躍層深度具有西深東淺的特性。然而透 過瞭解西太平洋暖池溫度、鹽度和水平位置的改變,能探討其引發 之海氣交互作用反映在El Niño/Southern Oscillation (ENSO)的變化 (Picaut et al., 1996)。

由觀測資料顯示,在El Niño事件發生時,暖池邊緣產生異常的 (anomaly)西風,減弱貿易風的強度(Fedorov and Philander, 2000),使 赤道太平洋東西兩側海表溫差距縮小,也使暖池向東擴展,導致東 赤道太平洋出現海表溫變暖的異常現象,暖池區的降雨帶亦往赤道 太平洋中部和東部遷移,使西太平洋暖池的海表鹽度升高(Delcroix et al., 1996)且海表溫度降低(Picaut et al., 1996)。貿易風減弱使東太平 洋溫躍層變深,西赤道太平洋溫躍層變淺,赤道太平洋東西兩側溫 躍層深度梯度變小(Rasmusson and Carpenter, 1982)。

反之,在 La Niña 事件發生時,ENSO 的影響主要表現在暖池水 鹽度的變化,由觀測資料顯示暖池表水鹽度在 La Niña 事件發生時有 明顯變淡的記錄(Delcroix et al., 1996),低鹽度記錄源於降雨量大增所 致。而表水溫度僅有稍微上升,表水溫變化程度不及東赤道湧升流區 (Rasmusson and Carpenter, 1982)。儘管暖池表水溫度變化不大,但模 式結果卻指出微小的海表溫異常(0.5~1℃),會導致與 ENSO 相關的 海氣耦合出現明顯變化,亦導致赤道外地區的氣候變異(Palmer and Mansfield, 1984)。此外由於貿易風增強,亦使西太平洋暖池溫躍層變 深,東太平洋溫躍層變淺,赤道太平洋東西兩側溫躍層深度梯度變大 (Rasmusson and Carpenter, 1982)。

現今西赤道太平洋區,因為水層有強烈的層化作用,所以限制充 滿營養鹽的冷水湧昇到表面區域,有著低生物生產力和表水 pCO2與 大氣達到平衡的特性。而東赤道太平洋相較之下,沒有層化良好的水 層,故湧升作用會將富營養鹽和二氧化碳的水到表面,成為全球主要 的表水二氧化碳釋放源區(Takahashi et al., 2002)。太平洋赤道地區僅 管能由中層水帶來豐富的營養鹽,但由於鐵濃度低,導致營養鹽無法 被 利 用 , 形 成 一 個 高 營 養 鹽 低 葉 綠 素 地 區 (high nutrient–low chlorophyll,HNLC) (Takahashi et al., 2002)。由研究顯示,西赤道太

平洋地區在 La Niña 事件發生時,因為東赤道太平洋湧升作用增強,

Koutavas 等人(2002)利用東太平洋冷舌區 V21-30 岩芯浮游有孔 蟲 G. sacculifer 鎂鈣比溫度變化,認為在末次冰盛期(Last Glacial Maximum,LGM)時赤道太平洋地區為 El Niño-like 氣候型態。而西 赤道太平洋地區 MD97-2138 岩芯之浮游有孔蟲群集所重建之溫躍層 深度,顯示在全新世和末次冰盛期時沒有明顯變化(de Garidel-Thoron et al., 2007),而 MD97-2138 岩芯重建之海水氧同位素記錄則指出除 了暖池最西方之邊緣海外,大部分暖池海表鹽度在末次冰盛期皆變 淡,因此 de Garidel-Thoron 等人(2007)認為在末次冰盛期難簡單以 ENSO-like 去類比當時赤道太平洋區之氣候型態。

2.全新世全新世全新世全新世

東赤道太平洋冷舌區岩芯提供中全新世時有海表溫變冷的記 錄,伴隨太平洋海盆東西兩側溫度梯度升高,故被比擬為 La Niña-like 氣候型態,而間熱帶輻合帶(Intertropical Convergence Zone,ITCZ) 有向北移動的現象(Koutavas et al., 2002)。氣候模式結果則顯示,晚 全新世為 El Niño-like 氣候型態(Clement and Cane, 1999-a)。

(coccolithophores)建立生產力提高之記錄(Beaufort et al., 2001),與該 岩芯由浮游有孔蟲群集(assemblage)所建立之溫躍層深度變深記錄 (de Garidel-Thoron et al., 2007),皆支持冰消過程時為 La Niña-like 的 氣候型態。而東赤道太平洋 Site 1240 岩芯以其溫躍層水體氧同位素 記錄為鹽度變化代用指標,得出東赤道太平洋冰消期溫躍層鹽度提 高,伴隨溫躍層溫度升高,代表赤道潛流(Equatorial Undercurrent,

簡稱 EUC)的增強,意指西太平洋混合層變深,而認為冰消期為 La Niña-like 的氣候型態(Pena et al., 2008)。

而在東西赤道太平洋古水文環境之重建方法上,利用東赤道太平 洋岩芯 TR163-19 岩芯為材料,根據浮游有孔蟲有偏好特定水深度的 特性,以棲息於表水(例,G. ruber 及 G. sacculifer)及次表水(例,溫 躍層上部的 N. dutertrei)的浮游性有孔蟲之氧碳同位素值,架構多種 屬有孔蟲建立水層結構變化的方法(Spero et al., 2003)。比較西赤道太 平 洋 暖 池 中 心 ODP806 岩 芯 與 暖 池 北 緣 DSDP292 岩 芯 多 種 (multi-species)浮游有孔蟲的氧同位素及鎂鈣比溫度(圖 1.2),顯示在 4-3Ma 期間,赤道太平洋為一般或是 La Niña-like 的氣候型態(Sato et al., 2008)。可知多種浮游有孔蟲氧同位素及鎂鈣比可以重建西赤道太 平洋暖池區古水文變化,是探討不同時期氣候型態的依據。

圖 1.2 DSDP Site 292 岩芯 8.5Ma 以來多種屬浮游有孔蟲氧同位素及鎂 鈣比溫度隨深度變化圖。西太平洋暖池北緣 DSDP Site 292 岩芯 以多種屬浮游有孔蟲氧同位素及鎂鈣比溫度記錄所呈現 8.5Ma 以來暖池位置的變化(Sato et al., 2008)。