中国海洋大学在台风-海洋相互作用研究领域取得重要进展

 近日，中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室赵玮教授团队在Nature Geoscience（《自然·地球科学》）期刊发表题为“Weak self-induced cooling of tropical cyclones amid fast sea surface warming”（基于表面漂流浮标的台风内核区降温观测：长期趋势、卫星和模式误差）的最新研究成果，首次基于现场观测数据系统量化了台风内核区海表面降温，发现卫星遥感观测和模式模拟存在显著的冷偏差。

海洋是台风的能量来源。台风内核区海表面温度及台风致海表面降温是控制台风强度变化的关键因子，对台风强度的短期预报和长期预测都至关重要。然而，由于台风内核区现场观测极其困难，而卫星微波遥感观测受强降雨干扰，台风内核区海表面温度的观测数据十分匮乏，目前对台风内核区降温幅度、特征及长期变化趋势的科学认知极为有限。

图1. 台风期间表面漂流浮标观测示意图

发起于1979年的国际全球漂流浮标计划，旨在全球维持每年约1300个表面漂流浮标在位，对海表面流速和温度等进行高分辨率观测，这些观测数据近几十年来为上层海洋环流动力学研究提供了重要数据支撑。研究团队发现表面漂流浮标在随流漂流过程中，能够有效观测台风经过期间内核区海表面温度和降温。通过对全球表面漂流浮标与台风的时空位置进行精准配对（图1），发现表面漂流浮标已成功捕捉到近三十年来全球77%的1至5级台风样本。与传统锚定浮标等观测手段相比，表面漂流浮标提供了百倍以上的台风内核区观测数据，为统计意义上量化天气尺度上的台风内核区瞬时降温和气候尺度上的长期变化趋势提供了充足数据支撑。

图2.（a）台风内核区降温卫星和模式冷偏差，（b）台风内核区温度快速增暖趋势

基于表面漂流浮标观测数据，在天气尺度上，研究团队量化了台风内核区海表面降温平均值为-0.68± 0.04℃，这是自1950s提出台风会引起海表面降温概念以来，首次基于现场观测在全球尺度上刻画内核区海表面降温幅度和空间特征。对比上述量化结果，发现卫星微波遥感观测的内核区海表面降温（-1.05±0.06℃）存在显著冷偏差，高估内核区降温约55%；这种冷偏差同样存在于目前主流的气候模式中（-1.38±0.02℃，高估100%）（图2a）。模式敏感性实验表明，对冷偏差进行校正后，台风强度模拟误差可降低~40%，由此可见，冷偏差是导致当前主流海气耦合模式系统性地低估台风强度的关键原因之一。在气候尺度上，研究团队发现尽管全球变暖期间海洋层结增强导致台风内核区海表面降温有所加强，内核区海表面温度仍以每十年0.29± 0.07℃的趋势快速增加，其速率约为热带海洋平均增暖趋势的两倍，为海洋增暖驱动台风增强趋势提供了直接观测依据（图2b）。该发现表明，台风更易发生在比热带平均变暖更快的海域，这可能是因为大气增暖相对均匀，而海洋中增暖更快的区域更有利于深对流发展，从而促进强台风的生成。这一研究成果为天气和气候模式提供了关键的观测基准，并表明现有模式预测可能低估了未来强台风的强度与发生频率，也低估了其对极端降雨、海平面升高及社会经济损失的潜在影响。

Nature Geoscience期刊主编Aliénor Lavergne高度评价该研究成果“重塑了人们对气候变化背景下台风-海洋相互作用的科学认知”。为进一步推广该研究成果，Springer Nature跨期刊评审编辑团队负责人Katharine Wrighton特邀研究团队撰写了题为“Cyclone-induced cooling is weaker than suggested by previous estimates”（台风内核区观测降温显著弱于前人估算值）的研究简报（Research Briefing），并与研究文章同期发表。在研究简报中，德国Max Pranck气象研究所的Noel G. Brizuela博士高度评价该成果“从观测的角度深刻洞察了台风与海洋在天气及气候尺度上相互作用的特征与机理”。

上述成果由中国海洋大学“青年英才工程”第一层次教授管守德、未来海洋学院第二期学员/海洋与大气学院2022级在读博士研究生黄孟亚为共同第一作者，中国海洋大学“筑峰人才工程”第二层次教授赵玮等为通讯作者，联合校内外多位专家学者共同合作完成。研究工作获国家自然科学基金、国家重点研发计划项目资助。

文：侯霞

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41561-025-01879-x

研究简报：https://doi.org/10.1038/s41561-025-01900-3