海洋所在熱帶太平洋持續(xù)性拉尼娜事件的演變及預測研究中取得新進展
近日,中科院海洋所張榮華研究員團隊在熱帶太平洋持續(xù)性拉尼娜事件的演變及預測研究中取得新進展,研究成果以封面文章形式發(fā)表在學術期刊《SCIENCE CHINA Earth Sciences》上。

圖1熱帶太平洋海表溫度異常沿赤道的緯圈-時間分布和幾個不同時間段上層溫度異常沿赤道的緯圈-深度分布
熱帶太平洋正經(jīng)歷著連續(xù)三年的持續(xù)性拉尼娜現(xiàn)象,這對全球的天氣和氣候具有重要影響。封面圖(圖1)所示為近幾年熱帶太平洋海表溫度異常沿赤道的緯圈-時間分布和幾個不同時間段上層溫度異常沿赤道的緯圈-深度分布,表明2020年秋冬季發(fā)生了一次拉尼娜現(xiàn)象,隨后在2021年秋冬季赤道東太平洋海表出現(xiàn)了二次變冷,2022年年末又將出現(xiàn)三次變冷。然而,對于這次持續(xù)性拉尼娜事件仍缺乏合理的物理解釋,需要對其所涉及的潛在過程及機制進行分析理解。
研究團隊利用觀測和再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品等剖析了2020-2021年熱帶太平洋持續(xù)性雙拉尼娜事件相關的上層海洋熱力異常的空間分布和時間演變特征,并采用一個中等復雜程度的海氣耦合模式(ICM)進行數(shù)值模擬試驗,以驗證相關的觀測分析。結(jié)果表明,與次表層溫度(Te)異常相關的東太平洋局地效應和西太平洋遠程影響的相對主導作用決定了赤道東太平洋海表溫度異常的演變。在2021年年初至年中期間,赤道中東太平洋SST和Te為負異常;與Te異常相關的局地效應和遠程效應對SST的影響存在著相互抵消作用:當遠程影響的變暖效應占主導時,東太平洋SST負異常態(tài)很可能轉(zhuǎn)變?yōu)橹行曰蛘惓B(tài);相反地,當局地變冷效應占主導時,東太平洋SST負異常態(tài)會繼續(xù)維持。此外,由于2020年拉尼娜事件相關的熱力信號以赤道波動的形式沿赤道東傳并在東邊界反射,進一步在赤道外海區(qū)向西傳播,所關聯(lián)的赤道外過程會促使赤道海區(qū)Te負異常持續(xù)存在并加強。2021年SST異常的演變對應于如下情形:與來自西太平洋次表層正異常相關的遠程影響的變暖效應的強度不足以壓倒與東太平洋次表層負異常相關的局地變冷效應的作用,促使東太平洋SST負異常得以維持并再次發(fā)展,并在年中出現(xiàn)轉(zhuǎn)向點;隨后于2021年秋季發(fā)生二次變冷事件(圖2)。

圖2 影響2021年赤道中東太平洋SST負異常態(tài)的主要過程的示意圖
中科院海洋所運行的中間型海氣耦合模式(IOCAS ICM)每月定期對ENSO事件進行實時預測,預測結(jié)果收錄于美國哥倫比亞大學國際氣候研究所(IRI)并用于進一步集成分析。IOCAS ICM是我國首個參與國際ENSO實時預測的模式,具有良好的性能,對這次2020-2021年熱帶太平洋持續(xù)性雙拉尼娜事件演變的預測也展現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢,尤其是從2020年年末開始預測時就能夠再現(xiàn)發(fā)生于2021年年中的SST異常的轉(zhuǎn)向點和年末的二次變冷現(xiàn)象。這表明海氣耦合模式需要合理表征次表層熱力效應對SST影響的強度(反映于Te異常振幅大?。?,才能準確預測好2021年熱帶太平洋二次變冷事件。
該研究由中科院海洋所高川副研究員、陳茂楠和周路博士研究生、張榮華研究員(通訊作者)和國家海洋環(huán)境預報中心馮立成研究員共同完成。研究得到了中科院海洋所、嶗山實驗室科技創(chuàng)新項目、國家自然科學基金和中科院戰(zhàn)略性先導科技專項等項目的聯(lián)合資助。
文章信息:
Gao C, Chen M, Zhou L, Feng L, Zhang R H. 2022. The 2020–2021 prolonged La Ni?a evolution in the tropical Pacific. Science China Earth Sciences, 65(12), 2248-2266. https://doi.org/10.1007/s11430-022-9985-4
高川, 陳茂楠, 周路, 馮立成, 張榮華. 2022. 2020~2021年熱帶太平洋持續(xù)性雙拉尼娜事件的演變. 中國科學: 地球科學, 52(12), 2353-2372.
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