近日，中國科學(xué)院海洋研究所海洋中小尺度動(dòng)力學(xué)研究組聯(lián)合南京信息工程大學(xué)和河海大學(xué)，在Nature Communications上發(fā)表最新研究成果，首次提出由降雨減少所驅(qū)動(dòng)的海洋鹽度反饋過程是維持持續(xù)兩年以上的多年拉尼娜事件的一個(gè)關(guān)鍵物理機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)為理解與改進(jìn)厄爾尼諾—南方濤動(dòng)（ENSO）預(yù)測(cè)提供了新的視角。
拉尼娜現(xiàn)象是指熱帶太平洋中東部海表溫度持續(xù)異常偏冷的氣候事件，而持續(xù)時(shí)間超過兩年的“多年拉尼娜”，往往對(duì)全球氣候產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)且持久的影響。近年來，這類多年拉尼娜事件發(fā)生頻率明顯上升，而且氣候模型預(yù)測(cè)其在本世紀(jì)末可能進(jìn)一步增多，然而，其能夠持續(xù)維持的關(guān)鍵機(jī)制此前尚未完全明晰。
降水減少引起的鹽度反饋對(duì)多年拉尼娜事件的維持作用（背景圖是2020-2023年三連拉尼娜期間冬季海表面溫度異常）
研究團(tuán)隊(duì)基于歷史觀測(cè)資料，并結(jié)合兩套不同物理架構(gòu)的海洋環(huán)流模式（Gent–Cane與ROMS）開展模擬實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)揭示了多年拉尼娜期間降雨減少如何通過影響海水鹽度，進(jìn)而維持冷事件的發(fā)展。降水的持續(xù)減少導(dǎo)致鹽度持續(xù)增加，進(jìn)而通過“雙階段響應(yīng)”機(jī)制增強(qiáng)海表冷卻效應(yīng)：在快速響應(yīng)階段（約2–3個(gè)月），鹽度增加導(dǎo)致混合層加深，并激發(fā)赤道開爾文波向東傳播，促使東太平洋海表溫度下降；在緩慢響應(yīng)階段，持續(xù)的鹽度異常削弱上層海洋的層結(jié)穩(wěn)定性，增強(qiáng)垂向混合與大尺度環(huán)流調(diào)整，從而在整個(gè)熱帶太平洋范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)長期冷卻。定量分析表明，降雨減少可使多年拉尼娜的強(qiáng)度在第一年增強(qiáng)14%，第二年進(jìn)一步增強(qiáng)32%，從而顯著提高多年拉尼娜事件的持續(xù)強(qiáng)度。
該研究突破了以往對(duì)海洋—大氣相互作用的認(rèn)識(shí)，首次闡明降雨—鹽度反饋在年際尺度上的累積效應(yīng)，對(duì)多年拉尼娜事件具有關(guān)鍵調(diào)控作用。成果不僅為改進(jìn)ENSO預(yù)測(cè)模型提供了關(guān)鍵物理依據(jù)，也將深化對(duì)全球變暖背景下極端氣候事件演變規(guī)律的理解，為防范相關(guān)氣候風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)支撐。
論文第一作者兼通訊作者為中國科學(xué)院海洋研究所田豐副研究員，共同通訊作者為南京信息工程大學(xué)張榮華教授與海洋研究所劉傳玉研究員，合作者還包括河海大學(xué)官聰教授。研究獲得國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
