北大西洋多年代振盪簡介

年代際時間尺度在北大西洋扮演舉足輕重的地位，這個左右全球氣候的低頻 海溫現象被稱為 AMO (Kushnir 1994, Schlesinger and Ramankutty 1994, Kerr 2000)。本研究定義溫帶北大西洋(25°N-60°N, 75°W-5.5°W)區域年平均海溫再經 9 年滑動平均濾波(圖 2 藍色線)為溫帶 AMO 指標。此指標在 1920 年至 1930 年代中 期逐年上昇，1950 年代末至 1960 年代轉為下降趨勢，另一段上昇趨勢約發生於 1980 年代晚期至 21 世紀初。溫帶 AMO 指標在 20 世紀初至 21 世紀初百多年期間

大約經歷了 1.5 個循環，週期大約有 70 年左右，展現出明顯的多年代變化特徵。 料使低頻 AMO 的存在受到質疑，為此，Delworth and Mann (2000)藉由資料重建技 術，將觀測地表溫度向過去延伸 200 多年，並證實 AMO 的蹤跡至少可追溯至 17 世 紀中。數值模式模擬亦為證明 AMO 存在的利器，Wei and Lohmann (2012)應用地 球系統偶合模式，推測自全新世(Holocene，最年輕的地質年代，約從 11700 年前 迄今)以來 AMO 便是地球氣候系統的一份子。許多研究認為 AMO 是自然變異造 成的，海洋模式的長期模擬發現，溫鹽環流(thermohaline circulation，或稱為 meridional overturning circulation, MOC)是形成 AMO 的主要機制(e.g., Delworth et al. 1997; Delworth and Mann 2000; Latif et al. 2004; Sutton and Hodson 2003, Vellinga and Wu 2004; Knight et al. 2005; Kuhlbordt et al, 2007)。此理論認為，北大西洋的上 層暖洋流流經弗拉姆海峽(Fram Strait，位於格林蘭東側，連接北大西洋與北極海) 為北極海注入的溫暖海水，使海冰融化、淡水增加，形成鹽度較低、比重較輕的 海水，所以往深海下沉的北大西洋深海流(North Atlantic Deep Water)流量減少，溫 鹽環流因此減弱，北大西洋海水上層的暖洋流流速亦隨之減緩，導致北極海的海 冰又逐漸回復，形成一個不斷循環的海-冰-大氣交互作用機制。

地球氣候系統中到處都可看到 AMO 的影響力，如全球平均溫度除平緩的上昇

趨勢外，亦因 AMO 調節而有多年代的低頻訊號(e.g., Knight et al. 2005, Zhang et al.

2007, Delsole et al. 2011, Wu et al. 2011, Tung and Zhou 2013, Zhou and Tung, 2013)。Keenlyside et al., (2008) 應用偶合模式，預測接下來的十年 MOC 較長期平 均偏弱，因此歐洲及北美將略為降溫，全球暖化的威脅亦將稍稍減緩。除此之外，

AMO 亦 會 改 變 熱 帶 海 溫 的 水 平 梯 度 ， 進 而 使 間 熱 帶 輻 合 區 (Intertropical Convergence Zone, ITCZ)有南北向的位移。異常的 ITCZ 變化牽引出眾多的氣候變 異，如熱帶南美及非洲的雨量、Hadley 環流及副熱帶噴流強度(Sutton and Hodson 2003, Vellinga and Wu 2004; Sutton and Hodson, 2007, Parker et al.,2007, Ting et al.

2011)。大西洋颶風生成數目與 AMO 指標有良好的相關，當 AMO 為正相位時熱 帶大西洋海溫較暖、颶風主要生成區的垂直風切偏弱，均為有利颶風生成的環境 (Goldenberg et al. 2001, Wang et al. 2008)。Sutton and Dong (2012)認為歐洲氣候的年 代變化深受大西洋海溫影響，並推論造成 1990 年代之後北歐的夏季變得更濕、南 歐則有偏熱且乾的夏季，與北大西洋海溫突然大幅增溫在時間上吻合，且此海溫 變化是 AMO 的一部份。研究亦發現北美季風的強度、肇始與結束與 AMO 有關 (Arias et al. 2012)。其他 AMO 的影響如北美洲與歐洲的夏季氣候、北美洲的乾旱、

加勒比海的雨量、撒赫勒(Sahel)乾旱的長期變化等(e.g. Venegas and Mysak 2000, Sutton and Hodson 2005, Trenberth and Shea 2006)。

藉由遙相關，AMO 的影響力可伸展至太平洋及亞洲等地，Dong et al. (2006) 推測正相位的 AMO 將使得熱帶太平洋有更深的斜溫層，降低海溫的垂直層化，使 ENSO 的變異量減弱。Zhang and Delworth (2007)則發現在多年代時間尺度下，觀 測與模式模擬的 AMO 分別領先北太平洋海溫 3 年與 12 年。Wang et al. (2012)使用 追溯至 1950 年的懸浮微粒資料，發現沙塵亦有相似於 AMO 的多年代變化。亞洲 夏季季風方面，Lu et al. (2006)發現 AMO 正相位時，有利東南亞及東亞的夏季季 風增強，並會使印度夏季季風延遲結束。Li and Bates (2007)指出中國東部的冬季 溫度與 AMO 為正相關，冬季雨量在該區則有北濕南乾的相位。在臺灣，Lu et

al.(2012)發現全年平均及冬季的溫度有相似於 AMO 的多年代際變化趨勢。

然而，目前尚未有任何文獻提及 AMO 會影響到北半球溫帶的 H200，顯然這 是個尚待探索的有趣議題。本研究將利用環流分析與數值模擬解開兩者之間的聯 關。第二章說明使用資料、數值模式及分析方法。第三章及四章分別說明觀測場 及數值模擬的結果。最後的結論與討論在第五章。