科學(xué)家首次揭示鹽度影響ENSO非對(duì)稱(chēng)性
鹽度對(duì)ENSO非對(duì)稱(chēng)性的響應(yīng)及影響機(jī)制示意圖 課題組供圖
厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(ENSO)對(duì)全球氣候系統(tǒng)具有非常重要的影響，其冷暖位相非對(duì)稱(chēng)性等復(fù)雜性特征和機(jī)理，是物理海洋和氣候?qū)W領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向。經(jīng)過(guò)幾十年的研究，人們從大氣-海洋動(dòng)力學(xué)角度基本建立了ENSO的理論框架。
然而，近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)氣候模式對(duì)ENSO的預(yù)測(cè)能力并未隨時(shí)間持續(xù)提高，其中一個(gè)重要原因是對(duì)ENSO復(fù)雜性的理解和認(rèn)識(shí)仍有不足。海洋鹽度是影響ENSO循環(huán)的一個(gè)獨(dú)具特色的因子，可以通過(guò)影響海洋層結(jié)和熱障效應(yīng)促進(jìn)ENSO事件的發(fā)展，然其在ENSO非對(duì)稱(chēng)性中的作用仍不清楚。
記者近日從中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研究員王凡團(tuán)隊(duì)獲悉，該團(tuán)隊(duì)圍繞鹽度與ENSO非對(duì)稱(chēng)性動(dòng)力學(xué)機(jī)制方面開(kāi)展系列研究，并首次從海洋鹽度的新視角，揭示了其對(duì)ENSO非對(duì)稱(chēng)性的貢獻(xiàn)，豐富和加深了對(duì)ENSO復(fù)雜性特征的理解，對(duì)完善ENSO動(dòng)力學(xué)理論和進(jìn)一步提高ENSO預(yù)報(bào)水平具有重要意義，相關(guān)研究成果相繼在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《地球物理研究快報(bào)》發(fā)表。
據(jù)介紹，此前的研究表明，海表溫度(SST)異常在厄爾尼諾中偏東而在拉尼娜中偏西，在赤道附近形成中東太平洋的海溫正偏態(tài)和西太平洋的海溫負(fù)偏態(tài)，這被稱(chēng)為ENSO海溫非對(duì)稱(chēng)性。那么，鹽度對(duì)ENSO非對(duì)稱(chēng)性有何響應(yīng)呢？
基于Argo浮標(biāo)、鹽度衛(wèi)星觀測(cè)和模式資料，王凡團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了研究，發(fā)現(xiàn)熱帶太平洋海表鹽度異常在ENSO冷暖事件中有著顯著不同的緯向分布特征，具體表現(xiàn)為在厄爾尼諾中鹽度負(fù)異常最大值出現(xiàn)在赤道中太平洋(CEP)，而在拉尼娜中鹽度正異常最大值位于赤道西太平洋(WEP)，兩者差異形成了偶極子分布。這樣的海表鹽度結(jié)構(gòu)可以通過(guò)改變海洋密度層結(jié)、產(chǎn)生障礙層的偶極子特征，預(yù)示著鹽度不同的緯向結(jié)構(gòu)將可能對(duì)ENSO海溫非對(duì)稱(chēng)性產(chǎn)生重要影響，為理解ENSO海溫非對(duì)稱(chēng)性的形成機(jī)制提供了重要啟示。
該團(tuán)隊(duì)深入研究了海表鹽度的緯向結(jié)構(gòu)對(duì)ENSO海溫非對(duì)稱(chēng)性的影響。通過(guò)系列敏感性數(shù)值實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ENSO變率強(qiáng)度對(duì)鹽度異常出現(xiàn)的緯向位置十分敏感。當(dāng)鹽度異常出現(xiàn)在赤道中太平洋170°W附近時(shí)，引起的ENSO變率最顯著，增強(qiáng)ENSO變率達(dá)25%，并且，ENSO變率強(qiáng)度隨著鹽度異常出現(xiàn)的位置向東、西太平洋方向遞減�；跍囟仁罩Х治霭l(fā)現(xiàn)，鹽度引起海溫變化主要是通過(guò)增強(qiáng)了混合層底的垂向夾卷和混合作用來(lái)完成的。
以厄爾尼諾為例，降水增多引起海表鹽度降低，混合層變薄，混合層底的垂向溫度梯度減小，減弱次表層冷水的垂向夾卷和混合作用，導(dǎo)致海表溫度增暖而加強(qiáng)了厄爾尼諾事件。在拉尼娜中反之亦然。而當(dāng)鹽度異常出現(xiàn)在中太平洋時(shí)，垂向夾卷和混合作用最強(qiáng)烈，因而對(duì)海表溫度的影響最大。相比于拉尼娜期間出現(xiàn)在西太平洋的鹽度異常，出現(xiàn)在中太平洋的鹽度異常更大程度地促進(jìn)了厄爾尼諾事件的發(fā)展。結(jié)果表明，鹽度異常在ENSO冷暖位相中不同的緯向結(jié)構(gòu)，是ENSO非對(duì)稱(chēng)性的重要形成機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)由中國(guó)科學(xué)院海洋研究所和美國(guó)海洋大氣局Michael J. McPhaden教授等組成。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、重點(diǎn)基金和面上基金等項(xiàng)目支持。
