近日，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所王凡研究組在厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）的非對(duì)稱(chēng)性動(dòng)力學(xué)機(jī)制方面取得重要進(jìn)展，首次定量闡明了形成ENSO非對(duì)稱(chēng)性的各海洋動(dòng)力學(xué)反饋過(guò)程，相關(guān)研究成果在《Geophysical Research Letters》雜志在線發(fā)表。
厄爾尼諾（左）和拉尼娜（右）事件示意圖（McPhaden, 2015）
ENSO是熱帶太平洋不規(guī)則周期性發(fā)生的氣候變化，是全球氣候系統(tǒng)中最為顯著的年際變化信號(hào)，對(duì)我國(guó)乃至全球的氣候都有著重要的影響。對(duì)ENSO循環(huán)動(dòng)力學(xué)機(jī)制的認(rèn)識(shí)是理解和預(yù)測(cè)ENSO事件的理論基礎(chǔ)。ENSO循環(huán)本身既存在年代際的低頻變化，其冷位相拉尼娜事件和暖位相厄爾尼諾事件之間也存在顯著的非對(duì)稱(chēng)性，但對(duì)ENSO低頻變化和非對(duì)稱(chēng)性的動(dòng)力學(xué)機(jī)制仍缺乏定量的深入認(rèn)識(shí)。
研究揭示ENSO循環(huán)中SST異常的振幅和持續(xù)時(shí)間的顯著非對(duì)稱(chēng)性（Guan et al., 2019）
王凡課題組的官聰博士與合作者——美國(guó)國(guó)家海洋大氣管理局太平洋海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（NOAA/PMEL）的Michael J. McPhaden教授開(kāi)展合作，構(gòu)建了完整的溫度方差収支方程。該方法較傳統(tǒng)的溫度收支方程相比，可以明確表示單個(gè)海氣動(dòng)力過(guò)程是正反饋還是負(fù)反饋?zhàn)饔貌⒈阌趯?duì)其貢獻(xiàn)進(jìn)行定量評(píng)估。他們將這一新方法首次引入到ENSO動(dòng)力學(xué)研究中，率先定量診斷了各海洋反饋過(guò)程在ENSO低頻變化中的作用，揭示了在21世紀(jì)初期ENSO溫度異常中心從赤道東太平洋向赤道中太平洋發(fā)生緯向躍遷的物理機(jī)制（Guan and McPhaden, 2016）。
各海洋動(dòng)力學(xué)反饋過(guò)程在厄爾尼諾和拉尼娜期間的定量貢獻(xiàn)（Guan et al., 2019）
課題組進(jìn)一步深入研究了各海洋動(dòng)力學(xué)反饋過(guò)程在ENSO非對(duì)稱(chēng)性形成中的定量作用。研究人員基于溫度方差收支方程，深入分析了赤道中東太平洋溫度異常幅度的非對(duì)稱(chēng)性和ENSO冷暖位相的持續(xù)時(shí)間的非對(duì)稱(chēng)性。研究發(fā)現(xiàn)，厄爾尼諾期間東太平洋具有更強(qiáng)的正反饋過(guò)程，導(dǎo)致厄爾尼諾具有比拉尼娜更大的溫度異常振幅；而在中太平洋，拉尼娜事件由于在發(fā)展期具有較強(qiáng)的溫躍層正反饋和較弱的非線性阻尼效應(yīng)，因而具有更快的溫度異常增長(zhǎng)率。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在厄爾尼諾衰退期溫躍層反饋由正反饋轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)反饋過(guò)程，使得厄爾尼諾較拉尼娜更快消亡，從而導(dǎo)致ENSO冷暖位相持續(xù)時(shí)間的非對(duì)稱(chēng)性，而溫躍層反饋過(guò)程在ENSO事件衰退期的不同體現(xiàn)了充放電機(jī)制的非對(duì)稱(chēng)性。研究成果將顯著提高對(duì)ENSO動(dòng)力學(xué)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步提高ENSO預(yù)測(cè)水平提供有力的理論依據(jù)。
官聰博士、王凡研究員、胡石建博士及Michael J. McPhaden教授共同合作完成該項(xiàng)研究。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、國(guó)家留學(xué)基金和中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
相關(guān)成果及鏈接如下：
1.Guan, C., McPhaden, M. J., Wang, F., & Hu, S. (2019). Quantifying the role of oceanic feedbacks on ENSO asymmetry. Geophysical Research Letters, 46. https://doi.org/10.1029/2018GL081332
2. Guan, C., & McPhaden M. J. (2016) Ocean Processes Affecting the Twenty-First-Century Shift in ENSO SST Variability. Journal of Climate, 29, 6861-6879. https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JCLI-D-15-0870.1.
