阿留申低压对北太平洋经向模影响ENSO效率的调控及机制----大气物理研究所

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阿留申低压对北太平洋经向模影响ENSO效率的调控及机制

发布时间：2024-06-19 | 【大中小】

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厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）是热带太平洋年际变化时间尺度上最强的海气耦合系统。ENSO事件会通过遥相关过程导致全球大范围的气候异常，引发严重的旱涝和高低温等灾害，对渔业、农业、生态环境、社会经济等造成重大的影响。作为热带最强的海气耦合系统，ENSO还是包括我国在内的全球大部分地区短期气候预测的重要物理基础和可预报性来源。因此，关于ENSO事件发生机制的研究一直是国际大气和海洋科学领域的重要研究课题。

北太平洋经向模是副热带东北太平洋地区海气耦合变化的主导模态，其正（负）位相的空间特征表现为副热带东北太平洋呈现暖（冷）海温异常及东北信风的减弱（增强）。研究指出春季北太平洋经向模是冬季ENSO事件发生的重要热带外预测因子，过去许多ENSO事件发生前均存在北太平洋经向模事件。另外，北太平洋经向模也被认为是北半球中高纬气候系统影响热带气候的重要通道。北太平洋经向模可以通过风-蒸发-海温反馈机制、夏季深对流机制以及海洋动力过程对ENSO和热带气候产生显著影响。然而，观测资料分析指出北太平洋经向模对ENSO的影响并不稳定，过去仅有约50%的北太平洋经向模事件伴随ENSO事件的发生 (Zheng et al. 2023)。揭示调控北太平洋经向模与ENSO联系稳定性的因素，并阐明其背后的机制，对进一步提升ENSO事件的预测具有重要的科学意义和应用价值。

中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心团队与云南大学、浙江大学以及加拿大环境部的相关学者，利用多种观测再分析资料和大样本模式模拟数据，揭示出阿留申低压可以显著调制北太平洋经向模影响ENSO事件的效率。图1展示了阿留申低压调制北太平洋经向模影响ENSO事件效率的物理过程：春季阿留申低压偏强会引起中纬度西北太平洋西风增强，通过增强向上的海表热通量导致中纬度西北太平洋海温冷却（图1a）。这增强了经向海温梯度，造成副热带西北太平洋出现异常北风。异常北风抵达赤道太平洋后在位涡守恒作用下转为异常西风，对北太平洋经向模激发的热带西太平洋异常西风起到正向叠加作用，从而增强了北太平洋经向模态对ENSO的影响（图1a）。阿留申低压偏弱时，情况相反（图1b）。数值模拟试验进一步验证了上述物理机制。这项研究结果表明，阿留申低压是北太平洋经向模影响ENSO不稳定的重要因子。因此，在基于前期北太平洋经向模进行ENSO事件预测时，应综合考虑阿留申低压的作用。

图1：阿留申低压调制北太平洋经向模影响ENSO事件效率的物理机制示意图。图中“C”和“AC”分别表示异常气旋（对应阿留申低压增强）和异常反气旋（对应阿留申低压减弱）。红色和蓝色阴影分别表示异常暖海温和冷海温；棕色箭头表示北太平洋经向模激发的热带西太平洋异常西风，蓝色箭头表示中纬度西北太平洋海温异常激发的大气环流异常；图1a中红色波浪箭头表示热带西太平洋异常西风激发的赤道东传暖开尔文波。

上述研究成果以“The Role of the Aleutian Low in the Relationship between Spring Pacific Meridional Mode and Following ENSO”为题在国际知名学术期刊《Journal of Climate》上发表。论文第一作者为郑玉琼博士，通信作者为陈尚锋研究员。