(a) Bredden på PWC (längdgrad). (b) Placeringen av den västra kanten av PWC (blå prickar; °E). Orange trianglar och lila rutor är SST (°C) och relativa SST (°C) i medeltal över västra ekvatoriska Stilla havet (5°S-5°N; 120°-180°E), respektive. (c) Platserna för den östra kanten av PWC (°V), den östra kanten av den "kalla tungan" (definierad som positionen för -0,5 °C isoterm i relativ SST; orange trianglar; °W), och centrum för nedåtgående rörelse över östra tropiska Stilla havet (definierad som platsen för maximal vertikal potential vid 200 hPa; lila rutor; VW). (d) Intensiteten hos PWC (1010 kg s -1 ). (e) Intensiteten för den stigande grenen av PWC (1010 kg s -1 ). Orange trianglar och lila rutor är SST-gradienten över det ekvatoriala Stilla havet (definierad som SST-skillnaden mellan 130°-160°E och 150°-120°W; °C) och över Indiska och Stilla havet (definierad som SST-skillnaden mellan 60°-90°E och 130°-160°E; °C), respektive. Kredit:Science China Press
Fluktuationer i Pacific Walker-cirkulationen (PWC), en zonorienterad vältande cell över det tropiska Stilla havet, kan orsaka omfattande klimat- och biogeokemiska störningar. Det är fortfarande okänt hur PWC utvecklades under den kenozoiska eran, med dess betydande förändringar i växthusgaser och kontinentala positioner.
Yan och kollegor undersökte utvecklingen av PWC över kenozoiken med hjälp av en uppsättning kopplade modellsimuleringar på tektoniska tidsskalor. Under den tidiga eocenen (ca. 54-48 Ma), när Stilla havet var större i storlek, den västra kanten av PWC var ~18° väster om dess nuvarande position, i tandem med en 20° östutvidgning av den östra kanten. Detta leder till en betydande breddning av PWC med ~38°. När klimatet svalnade från tidig eocen till sen miocen, PWC:ns bredd krympte, åtföljd av en ökning i intensitet som var knuten till den förbättrade Stillahavszonens temperaturgradient.
Dock, placeringen av de västra och östra grenarna beter sig annorlunda från tidig eocen till sen miocen, med den västra kanten förblev stadig med tiden på grund av den relativt stabila geografin i det västra tropiska Stilla havet; den östra kanten migrerar västerut med tiden när den sydamerikanska kontinenten rör sig nordväst. En övergång sker i PWC mellan sen miocen och sen pliocen, manifesteras av en förskjutning österut (både den västra och den östra kanten migrerar österut med> 12V) och försvagning (med ~22%), som de visar här är kopplat till stängningen av de tropiska sjövägarna.
Ytterligare känslighetsexperiment som separerar påverkan av CO 2 och land-havskonfigurationer illustrerar att stigande CO 2 ensam leder till en svagare PWC, en robust egenskap över den stora spridningen av kenozoiska klimat som anses här och därför i en varmare framtid. Resultaten visar också att åtminstone på tektoniska tidsskalor, platsen för PWC styrs till stor del av plattans rörelser, med CO 2 koncentrationer spelar en sekundär roll som endast påverkar intensiteten.
Även om det finns osäkerheter att ta hänsyn till, dessa resultat ger ett testbart samband mellan tektoniskt/CO 2 -inducerade klimatförändringar och PWC:s beteende. De betydande förändringarna i PWC som simuleras här fungerar som en potentiell faktor som är ansvarig för de rekonstruerade hydrologiska förändringarna över hela världen under kenozoikum. Dessutom, en omfattande förståelse av kontrollerna på PWC kan hjälpa till att förbättra dess förutsägelseskicklighet och översätta till bättre prognoser för extrema väderförhållanden.
