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【海院科研進展】 El Niño多樣性研究取得新進展

作者:來源: 閱讀次數:日期:2020-11-30

El Niño是指熱帶中東太平洋海表溫度異常(SSTA)偏暖的現象,它是熱帶太平洋年際變化最強的信号。2000年以來,一種新形态的El Niño更頻繁地出現,這類事件中,SSTA偏暖中心向西移動至中太平洋。對于El Niño多樣性的研究主要有兩個出發點:一種是基于SSTA空間分布形态的空間分類方法,一種是基于El Niño爆發時間早晚的時間分類方法。目前,國内外的相關研究中較多采用空間分類的方法,如東部/中部型,冷舌/暖池型El Niño。但在空間分類中,事件類型多取決于成熟時期時的SSTA空間分布形态,而且一些事件的空間分類結果并不完全明确。目前,基于爆發時間對El Niño事件多樣性的研究還相對空白,而有研究指出,兩種分類結果間可能存在一定聯系。因此,基于爆發時間對El Niño多樣性的研究,可以進一步完善對El Niño多樣性問題的認識,對提高和改進ENSO多樣性預報方面具有重要理論意義。

我院海洋氣象團隊基于多套再分析資料,根據爆發時間,将El Niño事件分為春季型(SP)和夏季型(SU)El Niño兩種類型,并揭示了兩類El Niño事件發展演變特征、前兆因子及動力機制中的差異。研究結果表明,赤道太平洋上層較早的、較強的、持續時間較久的熱量累積過程,和赤道太平洋上空較早的西風異常的發生,可以解釋SP事件較早的爆發。該類型事件是海盆尺度的現象,符合經典的ENSO理論。SU事件中,較弱的熱量累積過程和較短的Bjerknes正反饋過程導緻事件中各信号(如SSTA,緯向風應力,次表層海溫異常等)強度較弱。兩類事件的動力過程均可使用充電振子理論解釋,但SU事件中的充放電過程較弱,這是SU中弱的西風異常導緻弱的Sverdrup經向輸運的結果。此外熱量收支分析結果顯示,溫躍層反饋與緯向平流反饋作用在兩類事件中的相對重要性不一緻。

圖1(a)夏季(b)冬季氣候态降水場和表層風應力場,(c)SP(d) SU El Niño表層風應力異常和SSTA合成場,(e)SP(f) SU El Niño潛熱通量異常合成場。

研究結果還為時間分類與空間分類之間的可能聯系及原因提供了線索。SU事件成熟時期,赤道東太平洋及以南存在強烈的東南風異常,該異常風導緻那裡氣候背景下的越赤道南風加強,并通過風-蒸發-SST(WES)反饋機制作用得以維持和發展,從而抑制了東太平洋SSTA的發展,導緻SU中SSTA中心西移。而SP事件發展階段,赤道東太平洋以北存在顯著的東北風異常,會減弱氣候背景下的越赤道風,有利于那裡正SSTA的進一步發展。最終SP、SU事件成熟時期,SSTA空間分布形态分别與東部、中部型El Niño的空間形态相似。

上述成果于2020年發表在SCI一區期刊《Journal of Climate》第33卷第11期。我院徐華老師為第一作者,徐建軍教授為通訊作者。

論文鍊接:

Xu, H., J. Xu, C. Liu, and N. Ou, 2020: Distinguishing Characteristics of Spring and Summer Onset El Niño Events. J. Climate, 33, 4579–4597,https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0605.1.