科學家首次揭示鹽度影響ENSO非對稱性

 鹽度對ENSO非對稱性的響應及影響機制示意圖   課題組供圖

厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）對全球氣候系統具有非常重要的影響，其冷暖位相非對稱性等復雜性特征和機理，是物理海洋和氣候學領域的熱點研究方向。經過幾十年的研究，人們從大氣-海洋動力學角度基本建立了ENSO的理論框架。

然而，近年來，研究發現氣候模式對ENSO的預測能力并未隨時間持續提高，其中一個重要原因是對ENSO復雜性的理解和認識仍有不足。海洋鹽度是影響ENSO循環的一個獨具特色的因子，可以通過影響海洋層結和熱障效應促進ENSO事件的發展，然其在ENSO非對稱性中的作用仍不清楚。

記者近日從中國科學院海洋研究所研究員王凡團隊獲悉，該團隊圍繞鹽度與ENSO非對稱性動力學機制方面開展系列研究，并首次從海洋鹽度的新視角，揭示了其對ENSO非對稱性的貢獻，豐富和加深了對ENSO復雜性特征的理解，對完善ENSO動力學理論和進一步提高ENSO預報水平具有重要意義，相關研究成果相繼在國際學術期刊《地球物理研究快報》發表。

據介紹，此前的研究表明，海表溫度（SST）異常在厄爾尼諾中偏東而在拉尼娜中偏西，在赤道附近形成中東太平洋的海溫正偏態和西太平洋的海溫負偏態，這被稱為ENSO海溫非對稱性。那么，鹽度對ENSO非對稱性有何響應呢？

基于Argo浮標、鹽度衛星觀測和模式資料，王凡團隊開展了研究，發現熱帶太平洋海表鹽度異常在ENSO冷暖事件中有著顯著不同的緯向分布特征，具體表現為在厄爾尼諾中鹽度負異常最大值出現在赤道中太平洋（CEP），而在拉尼娜中鹽度正異常最大值位于赤道西太平洋（WEP），兩者差異形成了偶極子分布。這樣的海表鹽度結構可以通過改變海洋密度層結、產生障礙層的偶極子特征，預示著鹽度不同的緯向結構將可能對ENSO海溫非對稱性產生重要影響，為理解ENSO海溫非對稱性的形成機制提供了重要啟示。

該團隊深入研究了海表鹽度的緯向結構對ENSO海溫非對稱性的影響。通過系列敏感性數值實驗發現，ENSO變率強度對鹽度異常出現的緯向位置十分敏感。當鹽度異常出現在赤道中太平洋170°W附近時，引起的ENSO變率最顯著，增強ENSO變率達25%，并且，ENSO變率強度隨著鹽度異常出現的位置向東、西太平洋方向遞減。基于溫度收支分析發現，鹽度引起海溫變化主要是通過增強了混合層底的垂向夾卷和混合作用來完成的。

以厄爾尼諾為例，降水增多引起海表鹽度降低，混合層變薄，混合層底的垂向溫度梯度減小，減弱次表層冷水的垂向夾卷和混合作用，導致海表溫度增暖而加強了厄爾尼諾事件。在拉尼娜中反之亦然。而當鹽度異常出現在中太平洋時，垂向夾卷和混合作用最強烈，因而對海表溫度的影響最大。相比于拉尼娜期間出現在西太平洋的鹽度異常，出現在中太平洋的鹽度異常更大程度地促進了厄爾尼諾事件的發展。結果表明，鹽度異常在ENSO冷暖位相中不同的緯向結構，是ENSO非對稱性的重要形成機制。

研究團隊由中國科學院海洋研究所和美國海洋大氣局Michael J. McPhaden教授等組成。研究得到了國家自然科學基金青年基金、重點基金和面上基金等項目支持。