國際頂級期刊發文！中國海洋大學趙瑋教授團隊在臺風-海洋相互作用研究領域取得重要進展！

近日，中國海洋大學物理海洋教育部重點實驗室趙瑋教授團隊在Nature Geoscience（《自然·地球科學》）期刊發表題為“Weak self-induced cooling of tropical cyclones amid fast sea surface warming”（基于表面漂流浮標的臺風內核區降溫觀測：長期趨勢、衛星和模式誤差）的最新研究成果，首次基于現場觀測數據系統量化了臺風內核區海表面降溫，發現衛星遙感觀測和模式模擬存在顯著的冷偏差。

海洋是臺風的能量來源。臺風內核區海表面溫度及臺風致海表面降溫是控制臺風強度變化的關鍵因子，對臺風強度的短期預報和長期預測都至關重要。然而，由于臺風內核區現場觀測極其困難，而衛星微波遙感觀測受強降雨干擾，臺風內核區海表面溫度的觀測數據十分匱乏，目前對臺風內核區降溫幅度、特征及長期變化趨勢的科學認知極為有限。

圖1. 臺風期間表面漂流浮標觀測示意圖

發起于1979年的國際全球漂流浮標計劃，旨在全球維持每年約1300個表面漂流浮標在位，對海表面流速和溫度等進行高分辨率觀測，這些觀測數據近幾十年來為上層海洋環流動力學研究提供了重要數據支撐。研究團隊發現表面漂流浮標在隨流漂流過程中，能夠有效觀測臺風經過期間內核區海表面溫度和降溫。通過對全球表面漂流浮標與臺風的時空位置進行精準配對（圖1），發現表面漂流浮標已成功捕捉到近三十年來全球77%的1至5級臺風樣本。與傳統錨定浮標等觀測手段相比，表面漂流浮標提供了百倍以上的臺風內核區觀測數據，為統計意義上量化天氣尺度上的臺風內核區瞬時降溫和氣候尺度上的長期變化趨勢提供了充足數據支撐。

圖2.（a）臺風內核區降溫衛星和模式冷偏差，（b）臺風內核區溫度快速增暖趨勢

基于表面漂流浮標觀測數據，在天氣尺度上，研究團隊量化了臺風內核區海表面降溫平均值為-0.68± 0.04℃，這是自1950s提出臺風會引起海表面降溫概念以來，首次基于現場觀測在全球尺度上刻畫內核區海表面降溫幅度和空間特征。對比上述量化結果，發現衛星微波遙感觀測的內核區海表面降溫（-1.05±0.06℃）存在顯著冷偏差，高估內核區降溫約55%；這種冷偏差同樣存在于目前主流的氣候模式中（-1.38±0.02℃，高估100%）（圖2a）。模式敏感性實驗表明，對冷偏差進行校正后，臺風強度模擬誤差可降低~40%，由此可見，冷偏差是導致當前主流海氣耦合模式系統性地低估臺風強度的關鍵原因之一。在氣候尺度上，研究團隊發現盡管全球變暖期間海洋層結增強導致臺風內核區海表面降溫有所加強，內核區海表面溫度仍以每十年0.29± 0.07℃的趨勢快速增加，其速率約為熱帶海洋平均增暖趨勢的兩倍，為海洋增暖驅動臺風增強趨勢提供了直接觀測依據（圖2b）。該發現表明，臺風更易發生在比熱帶平均變暖更快的海域，這可能是因為大氣增暖相對均勻，而海洋中增暖更快的區域更有利于深對流發展，從而促進強臺風的生成。這一研究成果為天氣和氣候模式提供了關鍵的觀測基準，并表明現有模式預測可能低估了未來強臺風的強度與發生頻率，也低估了其對極端降雨、海平面升高及社會經濟損失的潛在影響。

Nature Geoscience期刊主編Aliénor Lavergne高度評價該研究成果“重塑了人們對氣候變化背景下臺風-海洋相互作用的科學認知”。為進一步推廣該研究成果，Springer Nature跨期刊評審編輯團隊負責人Katharine Wrighton特邀研究團隊撰寫了題為“Cyclone-induced cooling is weaker than suggested by previous estimates”（臺風內核區觀測降溫顯著弱于前人估算值）的研究簡報（Research Briefing），并與研究文章同期發表。在研究簡報中，德國Max Pranck氣象研究所的Noel G. Brizuela博士高度評價該成果“從觀測的角度深刻洞察了臺風與海洋在天氣及氣候尺度上相互作用的特征與機理”。

上述成果由中國海洋大學“青年英才工程”第一層次教授管守德、未來海洋學院第二期學員/海洋與大氣學院2022級在讀博士研究生黃孟亞為共同第一作者，中國海洋大學“筑峰人才工程”第二層次教授趙瑋等為通訊作者，聯合校內外多位專家學者共同合作完成。研究工作獲國家自然科學基金、國家重點研發計劃項目資助。

文章鏈接：

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

研究簡報：

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

• 信息來源：中國海洋大學 深海圈層與地球系統前沿科學中心 作者：侯霞。

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