欧洲夏季极端高温事件日益突出。除气候变化这一背景因素外,北大西洋被认为是影响欧洲天气的重要驱动力之一。马克斯·普朗克气象研究所(MPI-M)此前研究指出,亚热带北大西洋的热量积累可能在数年后对应欧洲出现极端高温夏季。
除上述较长时间尺度的影响外,观测还显示,副极地北大西洋海表温度异常偏低也可能触发欧洲热浪。研究人员解释称,这一过程源于连锁反应:异常偏冷的海表温度与低气压系统相互作用,增强海洋向大气的能量传输,进一步冷却海表并稳定大西洋上的低气压系统,进而有利于下游阻塞性高压系统形成。该机制曾与2015年和2018年欧洲大陆热浪相关。
MPI-M与基尔GEOMAR赫尔姆霍兹海洋研究中心研究人员主导的一项研究,评估了当前气候模型对上述机制的刻画能力。研究团队分析了跨越100年的气候模拟数据,数据来自7个气候模型,其中6个参与了高分辨率模型对比项目(HighResMIP)。

研究对比了粗网格的标准配置与更高分辨率配置:海洋分辨率介于8至100公里,大气分辨率介于18至200公里。为检验与现实的一致性,研究人员将模拟结果与1979年至2019年的再分析数据进行对照;再分析数据结合了观测与天气模型。相关成果发表于《Communications Earth & Environment》。
海洋分辨率提升带来更接近观测的热浪再现
MPI-M科学家、曾任GEOMAR博士研究员的该研究首席作者Julian Krüger表示,高分辨率气候模型相较粗分辨率模型,更能准确再现与北大西洋机制相关的热浪表现,主要原因在于海洋分辨率的提升。
研究指出,更精细的海洋分辨率使北大西洋涡旋与锋面等过程的模拟更接近真实,从而改善海表温度的刻画,并提升海洋与大气之间能量交换的模拟效果。在此基础上,大西洋上的低气压系统以及随后欧洲上空的高气压系统在模型中表现得更持久、更显著,且与观测结果更为一致。

研究同时强调,欧洲热浪模拟能力的提升在很大程度上依赖对海洋过程的真实刻画,其中“涡旋允许”的海洋模型被认为是捕捉大西洋与欧洲大尺度相互作用的关键。
不过,研究人员也指出,即便在高分辨率配置下,模型仍存在不足,包括热浪强度偏低以及高气压系统地理位置与现实存在偏差。由于本研究重点检验海洋动力学分辨率的影响,作者团队计划进一步评估提高大气分辨率是否能带来额外改进。