文/黃彥婷 副教授

為什麼有好幾年沒有颱風登入台灣？為什麼今年一來就來了好幾個？颱風生成和路徑的變化與太平洋海溫分佈的趨勢有關。具體來說：東赤道太平洋冷舌的海溫是偏高（聖嬰年）還是偏低（反聖嬰年），以及此區的異常海溫的持續時間與空間分佈為何，對大尺度大氣環流以及其伴隨的天氣現象有直接影響。不只是颱風的生成和路徑，世界各地許多熱浪、旱災、森林大火、水災等現象也都直接受到熱帶太平洋的海溫分佈變化的影響。

氣候領域當前的挑戰之一即是預測熱帶太平洋海表溫度分佈的趨勢。儘管氣候模式對於全球均溫上升、海冰融化等熱力因素的模擬已經相當成熟，然而對於大尺度環流等動力因素以及相應的海溫和降雨分佈，仍然存在著相當高的不確定性。就東赤道太平洋的海溫而言，幾乎所有的氣候模式的模擬都顯示，相較於附近海域，在過去幾十年間此區的海溫上升特別顯著。這種上升趨勢，與聖嬰年間沃克環流減弱的情境類似，也符合能量平衡理論的預測。然而，這一結果卻與1979年至今的衛星遙測以及浮標在地量測數據相矛盾。即便考量了溫室氣體和氣膠等人為污染物、火山爆發和太陽黑子等自然因子，加上世界上多個大氣候中心分別進行了五十到一百個不同初始值的叢集模擬，大多數的氣候模式仍未能模擬出過去四十多年來赤道太平洋和東南太平洋的長期降溫趨勢。

大氣系黃彥婷副教授領導的氣候動力與全球變遷研究室最近的研究成果對於釐清模式與觀測之間的差異提出了解釋。研究團隊於漸進式複雜度的數值模式中加入理想的階躍函數型（step function）輻射強迫力，有系統的釐清大氣動力、海氣交互作用、以及海洋環流調整等過程的時間和空間特性。這種研究方法不同於傳統專注於與太平洋年代際震盪相關的大氣和海洋波動特性的研究，而是專注於動力系統對輻射變化的響應。舉例來說，當北半球的大氣受到人為氣候變遷影響急遽增暖時，大氣環流的調整所引發的海氣交互作用，導致東南太平洋和赤道太平洋出現逆勢降溫，空間特徵與觀測資料相符(見下圖)。此一海氣交互作用的模擬涉及邊界層層積雲的變化，這是當今氣候模式的解析度和參數化方式難以掌握的。奠基在上述理論機制突破的基礎上，黃副教授的研究團隊在今年參與了世界氣候中心支持的Climate and Ocean Variability, Predictability and Change (CLIVAR)工作小組TROPICS (TROpical PacIfiC SST Warming PatternS working group)，未來將透過國際合作計畫，與跨領域的專家合作，對未來海溫分佈提出更可靠的預報。