太平洋占地球表面积的 32%，超过了所有陆地面积的总和。不难理解，它的活动影响着全球的状况。海洋水温和风的周期性变化被称为"厄尔尼诺-南方涛动"，是一种主要的气象力量。科学家们知道人类活动正在影响这一系统，但仍在确定其影响程度。

沃克环流推动太平洋的气流，进而影响全球的天气状况。资料来源：菲奥娜-马丁

《自然》（Nature）杂志上的一项新研究显示，被称为"太平洋漫步者环流"的大气成分在工业时代的表现发生了意想不到的变化。国际作者小组还发现，火山爆发会导致沃克环流暂时减弱，从而诱发厄尔尼诺现象。这些结果为了解厄尔尼诺和拉尼娜现象在未来可能发生的变化提供了重要启示。

沃克环流的意义

合著者、加州大学圣巴巴拉分校布伦环境科学与管理学院副教授萨曼莎-史蒂文森（Samantha Stevenson）说："问题是'背景环流如何变化？我们关心沃克环流，因为它影响着世界各地的天气。"

地球自转导致温暖的地表水汇集到海洋盆地的西侧。在太平洋，这导致亚洲更加潮湿，低空信风向西吹拂整个海面。高空东风形成的大气环流--沃克环流--驱动着热带太平洋乃至更远地区的天气模式。

热带太平洋的重要性

这项研究的合著者、夏威夷大学马诺阿分校海洋与地球科学技术学院地球科学助理教授斯隆-科茨（Sloan Coats）说："热带太平洋对全球气候有着巨大的影响。了解它是如何对火山爆发、人为气溶胶和温室气体排放做出反应的，是自信地预测气候多变性的基础"。

这些影响会留下生物和地质特征。研究小组利用来自冰芯、树木、湖泊、珊瑚和洞穴的数据，研究了太平洋在过去800年中的长期天气模式。

方法和发现

它们不是温度计，但却包含了气候信息。某些条件有利于碳酸盐骨骼、沉积物和树木年轮等结构吸收较重或较轻的元素（称为同位素）。研究人员使用复杂的统计方法来分析不同类型的氧和氢的比例。这使他们能够追踪沃克环流在过去是如何变化的，并比较温室气体增加前后的趋势。

领衔作者、澳大利亚国立大学和澳大利亚研究理事会极端气候卓越中心研究员 Georgy Falster 说："我们的目的是确定温室气体是否影响了太平洋沃克环流。我们发现，整体强度还没有发生变化，相反，每年的表现都不一样。"Falster是在圣路易斯华盛顿大学担任博士后研究助理时开始这项研究的。

他们观察到，在工业时代，沃克环流在类似厄尔尼诺和类似拉尼娜阶段之间切换的时间长度略有放缓。Falster说："这意味着，随着太平洋上空的大气流动在这两个阶段之间切换的速度越来越慢，未来我们可能会看到更多这种多年期的拉尼娜或厄尔尼诺现象。这可能会加剧干旱、火灾、降雨和洪水的相关风险。"

尽管如此，作者们并没有注意到环流强度有任何显著变化--目前还没有。"这是一个令人惊讶的结果，"史蒂文森说，"因为到21世纪末，大多数气候模型都表明，沃克环流将会减弱。"

火山爆发的影响

他们还发现，火山爆发也会影响环流。合著者、圣路易斯华盛顿大学助理教授布朗温-科内茨基说："火山爆发后，我们看到太平洋沃克环流持续减弱。这导致火山爆发后出现类似厄尔尼诺的情况。"

结论和进一步研究

科茨说："我们的研究为热带地区大气-海洋系统的一个基本组成部分提供了长期背景。了解太平洋漫步者环流如何受到气候变化的影响，将使太平洋及其他地区的社区能够更好地应对未来几十年可能面临的挑战。"

了解气候变化对沃克环流的影响对于做出可靠的预测也很重要。史蒂文森解释说："如果我们不知道现实世界中发生了什么，那么我们就不知道我们用来预测未来变化、[......]影响和风险的模型是否为我们提供了正确的信息。"

研究人员目前正在研究导致沃克环流发生变化的原因。史蒂文森的一名博士生正在研究一个包括氢氧同位素比率的系统模型。建立一个能预测这些测量结果的模型将为研究人员提供一个测试不同假设的工具。