海洋所在湍流混合促進中部型厄爾尼諾-南方濤動方面獲新進展
近日,中國科學院海洋研究所海洋中小尺度動力學研究組聯(lián)合美國夏威夷大學與南京信息工程大學科研團隊,發(fā)現(xiàn)熱帶太平洋次表層的湍流混合,是導致類“中部型”厄爾尼諾-南方濤動事件(CP-like ENSO)更加頻繁、強度減弱的關鍵機制之一。通過將這一物理過程納入海氣耦合數(shù)值模式,顯著提升了模式對CP-like ENSO的模擬能力,為更準確預測這一全球性氣候現(xiàn)象提供了新思路。相關研究論文發(fā)表于國際期刊Journal of Climate。
厄爾尼諾-南方濤動(ENSO)是地球氣候系統(tǒng)中最強的年際變率信號,對全球天氣有重大影響。近數(shù)十年來,科學家觀測到ENSO相關海表溫度異常信號(SSTA)的中心出現(xiàn)在中部太平洋的頻次增加(而非傳統(tǒng)的東部),且整體強度有減弱趨勢,其原因仍不清晰。在以往多數(shù)氣候模型中,海洋次表層的湍流混合強度常被設為一個固定值。但實際觀測表明,它是隨時間和空間劇烈變化的。研究團隊首次利用長達40年的高分辨率MITgcm模擬數(shù)據(jù),揭示了這種混合與海表風場之間的強耦合關系,并成功構建了其隨海表風應力而變化的統(tǒng)計經(jīng)驗模型(圖1)。

圖1 由奇異值分解(SVD)得到的海表風應力異常與海洋上混合層底的湍熱擴散率異常之間的交叉協(xié)方差的前四個耦合空間模態(tài)及其貢獻率
將這一新次表層混合經(jīng)驗模型嵌入海洋所中間型耦合模式(IOCAS ICM),使原框架下的常數(shù)混合改進為隨風場而時空變化的量。改進后模擬的ENSO冷暖事件的冷暖核心位置均向西移動了約20個經(jīng)度,強度降低了約0.5°C(圖2),即更傾向于產(chǎn)生CP-like ENSO?;旌蠈訜崾罩Х治霰砻鳎瓜驍U散項在東太平洋減小、中太平洋增大的變化調節(jié)了海洋中湍流相關的熱量垂直輸送空間格局,從而主導了SSTA核心位置的西移;平流項的減弱則主導了ENSO振幅減弱,即湍流混合的變化同時也削弱了海氣耦合反饋,使ENSO成長得不如過去強烈。

圖2?IOCAS ICM嵌入新混合經(jīng)驗模型前(a-c)后(d-f)模擬的ENSO 冷暖事件平均分布
論文第一作者為中國科學院海洋研究所博士后胡倩文,通訊作者為劉傳玉研究員,合作者還包括夏威夷大學Yanli Jia教授、王凡研究員、高川副研究員和張榮華教授。該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國博士后科學基金等項目的聯(lián)合資助。
論文信息:
Hu, Q., C. Liu*, Y. Jia, F. Wang, C. Gao, and R. Zhang, 2026: Subsurface Mixing Promotes Central Pacific-like ENSO in an Intermediate Coupled model.?J. Climate, e250360,?https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0360.1
附件下載:
魯公網(wǎng)安備37020202001323號 | 古鎮(zhèn)口園區(qū)地址:青島市西海岸新區(qū)海軍路88號 南海路園區(qū)地址:青島市市南區(qū)南海路7號 科考船碼頭基地:青島市西海岸新區(qū)長江東路8號 |
郵編:266000 郵件:iocas@qdio.ac.cn 電話:0532-82898611 傳真:0532-82898612 |
