科学家揭示厄尔尼诺新驱动机制

厄尔尼诺 南方涛动是赤道太平洋海洋与大气耦合形成的年际气候现象，厄尔尼诺发生时赤道中东太平洋海水异常增温，会扰动全球大气环流，引发大范围天气异常。如何厘清其发生机理、提升预报能力，一直是气候科学领域的重要课题。 近日，中国科学院海洋研究所深海动力学研究组在热带海气相互作用研究取得新进展，揭示西太平洋上层海洋累积短暂大气扰动、进而触发厄尔尼诺的动力机制，相关成果发表于国际期刊《npj气候与大气科学》。 传统厄尔尼诺预测多依靠海表温度、海洋热含量、暖水体积等演变缓慢的热力指标。而海洋中还存在一类仅能维持数周、由大气强迫快速激发的海流波动，这类快速海洋信号在厄尔尼诺演化过程中的作用，长期没有得到充分重视。学界已知周期30?60天的大气季节内振荡伴随西风爆发，能够激发赤道开尔文波，助推厄尔尼诺发展，但科学界一直存在疑问：西风爆发属于来去匆匆的短时事件，厄尔尼诺的孕育却长达数月到数年，海洋如何记录、累积这些零散快速扰动，转化为持续性的年际尺度异常？ 研究团队聚焦西太平洋上层海流20?90天的季节内波动开展分析。研究证实，并非所有大气季节内振荡都能留下长期海洋效应，只有起源于印度洋、向东传播至西太平洋并产生强西风的事件，才会在海洋中形成显著印记。在厄尔尼诺爆发前一年冬季，当这类事件接连反复出现，多次同向扰动会通过海洋调整不断叠加，形成持续数月的东向环流异常。该环流如同“传送带”，强化东西向热量输送，促使暖水向中东太平洋聚集，将数周尺度的大气扰动，转化为持续数月的海洋热动力异常，为厄尔尼诺爆发储备关键条件。 该研究搭建起天气尺度大气波动与年际气候变化之间的“海洋动力桥梁”。研究发现，西太平洋上层海流短期波动可以提前约8个月指示厄尔尼诺核心海区海温变化，可作为全新的前期海洋动力指标，弥补传统慢变量观测的信息短板，改善厄尔尼诺预测水平。同时，这一跨时间尺度海洋调整过程，还和中太平洋海洋热浪存在关联，可为极端海洋增暖事件早期研判提供参考。 这项工作也拓展了科学界对“海洋记忆”的理解，将研究视角从海洋当下的状态，推进到海洋异常信号的形成过程。 该研究获国家自然科学基金等项目支持。