ENSO非對稱性動力學機制研究取得進展

最新 03-01

近日，中國科學院海洋研究所王凡研究組在厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）的非對稱性動力學機制方面取得新進展，首次定量闡明了形成ENSO非對稱性的各海洋動力學反饋過程，相關研究成果在Geophysical Research Letters雜誌在線發表。

ENSO是熱帶太平洋不規則周期性發生的氣候變化，是全球氣候系統中最為顯著的年際變化信號，對我國乃至全球的氣候都有重要影響。對ENSO循環動力學機制的認識是理解和預測ENSO事件的理論基礎。ENSO循環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稱性，但對ENSO低頻變化和非對稱性的動力學機制仍缺乏定量的深入認識。

王凡課題組博士官聰與合作者——美國國家海洋大氣管理局太平洋海洋環境實驗室（NOAA/PMEL）教授Michael J. McPhaden開展合作，構建了完整的溫度方差收支方程。該方法較傳統的溫度收支方程相比，可以明確表示單個海氣動力過程是正反饋還是負反饋作用並便於對其貢獻進行定量評估。他們將這一新方法首次引入ENSO動力學研究中，率先定量診斷了各海洋反饋過程在ENSO低頻變化中的作用，揭示了在21世紀初期ENSO溫度異常中心從赤道東太平洋向赤道中太平洋發生緯向躍遷的物理機制（Guan and McPhaden, 2016）。

課題組進一步深入研究了各海洋動力學反饋過程在ENSO非對稱性形成中的定量作用。研究人員基於溫度方差收支方程，深入分析了赤道中東太平洋溫度異常幅度的非對稱性和ENSO冷暖位相的持續時間的非對稱性。研究發現，厄爾尼諾期間東太平洋具有更強的正反饋過程，導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，拉尼娜事件由於在發展期具有較強的溫躍層正反饋和較弱的非線性阻尼效應，因而具有更快的溫度異常增長率。同時發現，在厄爾尼諾衰退期溫躍層反饋由正反饋轉變為負反饋過程，使得厄爾尼諾較拉尼娜更快消亡，從而導致ENSO冷暖位相持續時間的非對稱性，而溫躍層反饋過程在ENSO事件衰退期的不同體現了充放電機制的非對稱性。研究成果將顯著提高對ENSO動力學機制的認識，為進一步提高ENSO預測水平提供有力的理論依據。

官聰、王凡、胡石建及Michael J. McPhaden共同合作完成該項研究。研究得到國家自然科學基金青年基金、國家留學基金和中國博士後科學基金等的支持。