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        科研進展

        三大洋相互作用促進極端厄爾尼諾形成機理獲揭示

          

          近日,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室(LTO)研究員王春在團隊在極端厄爾尼諾事件形成機制方面取得新進展。該研究以碩士研究生王嘉禎為第一作者、王春在研究員為通訊作者發表在《氣候學報》Journal of ClimateSCI一區Top)上。 

          厄爾尼諾–南方濤動現象(ENSO)是地球系統中最顯著的、影響最廣泛的年際變率。極端(或超強)厄爾尼諾事件的形成機制和預測是科學界面臨的難題之一。在極端厄爾尼諾期間,赤道中東太平洋的海表面溫度大范圍增暖,平均幅度為2-3°C,局部甚至達4-5°C。溫暖的洋面持續加熱上方大氣,將影響通過遙相關散布全球。自20世紀50年代廣泛觀測以來,極端厄爾尼諾一共發生過四次,分別是1972/73年、1982/83年、1997/98年和2015/16。最近的2015/16事件引起我國南方大面積洪澇,導致全國3402.8萬人次受災,直接經濟損失達455.1億元(數據來源:中央政府門戶網站)。 

          極端厄爾尼諾事件的形成時間較早,并且伴隨著夏季熱帶大西洋整體偏冷(大西洋尼娜模態)和夏秋季熱帶印度洋東冷西暖(正印度洋偶極子模態)的海溫格局,有別于普通的厄爾尼諾事件。 

          對于極端厄爾尼諾的形成,研究人員提出了印度洋–大西洋助推機制(Indo-Atlantic Booster,IAB),其過程涉及同季節循環耦合的熱帶三大洋相互作用(圖1)。由于極端厄爾尼諾的形成時間較早,使得其在夏季時積累了足夠的強度激發其它兩大洋的響應。具體表現為太平洋上空的對流在其東側激發東風異常并蔓延到大西洋,加強了局部東北信風,促進形成大西洋尼娜模態(冷海溫異常);而在其西側的印度洋激發表面風場異常,與夏季風和季節性上升流配合產生東印度洋偏冷的正偶極子形態,使熱帶三大洋盆東側的海溫呈現出“冷–暖–冷”的格局。同時在該耦合過程中,大西洋尼娜模態與正印度洋偶極子模態接力強化了盤踞在熱帶上空的異常沃克環流,增強的西風異常進一步推動了極端厄爾尼諾事件的發展,形成對厄爾尼諾的正反饋。 

          上述耦合和反饋過程揭示了極端厄爾尼諾事件是熱帶三大洋相互作用的產物。研究表明了只有考慮印度洋和大西洋海溫演變并合理表現出其與ENSO的相互作用過程,才能有效提高極端厄爾尼諾的預測水平。 

          該研究由國家重點研發計劃專項、國家自然科學基金重點項目、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)人才團隊引進重大專項、廣東省領軍人才項目共同資助完成。 

          1  IAB型海溫在(a)夏季和(b)秋季與極端厄爾尼諾相互作用的示意圖。圖a中,印度洋和大西洋處的黑色箭頭為極端厄爾尼諾激發其它大洋響應的途徑。圖ab中,太平洋上的綠色和紅色箭頭分別為大西洋和印度洋強化極端厄爾尼諾的途徑。對比極端厄爾尼諾事件,普通厄爾尼諾在印度洋和大西洋的海溫信號較弱。 

            

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