三大洋相互作用促進(jìn)極端厄爾尼諾形成機(jī)理獲揭示
近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）研究員王春在團(tuán)隊(duì)在極端厄爾尼諾事件形成機(jī)制方面取得新進(jìn)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(fā)表在《氣候?qū)W報(bào)》Journal of Climate（SCI一區(qū)Top）上。
厄爾尼諾–南方濤動(dòng)現(xiàn)象（ENSO）是地球系統(tǒng)中最顯著的、影響最廣泛的年際變率。極端（或超強(qiáng)）厄爾尼諾事件的形成機(jī)制和預(yù)測(cè)是科學(xué)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(dá)4-5°C。溫暖的洋面持續(xù)加熱上方大氣，將影響通過(guò)遙相關(guān)散布全球。自20世紀(jì)50年代廣泛觀測(cè)以來(lái)，極端厄爾尼諾一共發(fā)生過(guò)四次，分別是1972/73年、1982/83年、1997/98年和2015/16年。最近的2015/16事件引起我國(guó)南方大面積洪澇，導(dǎo)致全國(guó)3402.8萬(wàn)人次受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)455.1億元（數(shù)據(jù)來(lái)源：中央政府門(mén)戶(hù)網(wǎng)站）。
極端厄爾尼諾事件的形成時(shí)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(tài)）和夏秋季熱帶印度洋東冷西暖（正印度洋偶極子模態(tài)）的海溫格局，有別于普通的厄爾尼諾事件。
對(duì)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(jī)制（Indo-Atlantic Booster，IAB），其過(guò)程涉及同季節(jié)循環(huán)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(shí)間較早，使得其在夏季時(shí)積累了足夠的強(qiáng)度激發(fā)其它兩大洋的響應(yīng)。具體表現(xiàn)為太平洋上空的對(duì)流在其東側(cè)激發(fā)東風(fēng)異常并蔓延到大西洋，加強(qiáng)了局部東北信風(fēng)，促進(jìn)形成大西洋尼娜模態(tài)（冷海溫異常）；而在其西側(cè)的印度洋激發(fā)表面風(fēng)場(chǎng)異常，與夏季風(fēng)和季節(jié)性上升流配合產(chǎn)生東印度洋偏冷的正偶極子形態(tài)，使熱帶三大洋盆東側(cè)的海溫呈現(xiàn)出“冷–暖–冷”的格局。同時(shí)在該耦合過(guò)程中，大西洋尼娜模態(tài)與正印度洋偶極子模態(tài)接力強(qiáng)化了盤(pán)踞在熱帶上空的異常沃克環(huán)流，增強(qiáng)的西風(fēng)異常進(jìn)一步推動(dòng)了極端厄爾尼諾事件的發(fā)展，形成對(duì)厄爾尼諾的正反饋。
上述耦合和反饋過(guò)程揭示了極端厄爾尼諾事件是熱帶三大洋相互作用的產(chǎn)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(xiàn)出其與ENSO的相互作用過(guò)程，才能有效提高極端厄爾尼諾的預(yù)測(cè)水平。
該研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專(zhuān)項(xiàng)、廣東省領(lǐng)軍人才項(xiàng)目共同資助完成。
圖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(fā)其它大洋響應(yīng)的途徑。圖a和b中，太平洋上的綠色和紅色箭頭分別為大西洋和印度洋強(qiáng)化極端厄爾尼諾的途徑。對(duì)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(hào)較弱。
