海洋所研究揭示鹽度增強(qiáng)兩類(lèi)厄爾尼諾差異的動(dòng)力機(jī)制
厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(ENSO)是地球氣候系統(tǒng)中最強(qiáng)烈的年際異?,F(xiàn)象,因其暖位相期間在赤道東太平洋出現(xiàn)顯著的海表增暖而聞名,即厄爾尼諾事件。近幾十年來(lái),人們發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的東太平洋厄爾尼諾(eastern Pacific El Ni?o, 簡(jiǎn)稱為EPEN)不同,某些年份海表暖異常更弱且偏西位于中太平洋,被稱為中太平洋厄爾尼諾(central Pacific El Ni?o, 簡(jiǎn)稱為 CPEN)。兩類(lèi)事件因其生成機(jī)制以及對(duì)全球氣候影響的不同而受到廣泛關(guān)注。前人研究聚焦于導(dǎo)致兩類(lèi)事件差異的海氣動(dòng)力過(guò)程,然而對(duì)海洋鹽度發(fā)揮何種作用仍不清楚。近年來(lái),中國(guó)科學(xué)院海洋研究所王凡研究團(tuán)隊(duì)關(guān)注熱帶太平洋鹽度效應(yīng)在ENSO中的作用,從海洋鹽度的新視角揭示了其對(duì)增強(qiáng)兩類(lèi)厄爾尼諾差異的動(dòng)力機(jī)制,相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表在地學(xué)TOP期刊《Geophysical Research Letters》上。

基于ORAS5再分析資料的熱帶太平洋海表溫度(SST)、海表鹽度(SSS)和海表淡水通量(FWF)在EP El Ni?o (EPEN)和CP El Ni?o (CPEN)成熟期的異常分布及其差異
總的來(lái)看,東太平洋El Ni?o往往比中太平洋型增暖振幅更大且位置偏東。基于Argo浮標(biāo)和再分析資料發(fā)現(xiàn),海表鹽度異常在兩類(lèi)事件中有著明顯不同的緯向分布,具體表現(xiàn)為在EPEN中鹽度負(fù)異常最大值出現(xiàn)在赤道中太平洋,而在CPEN中鹽度負(fù)異常最大值位于赤道西太平洋(圖1)。前人研究發(fā)現(xiàn),海洋鹽度通過(guò)影響海洋垂直層結(jié)和改變混合層底的冷卻夾卷和混合,在El Ni?o海表暖異常的發(fā)展中起著積極的作用,但鹽度不同的緯向結(jié)構(gòu)是否會(huì)進(jìn)一步影響兩類(lèi)事件呢?

不同緯向位置的海表鹽度異常影響厄爾尼諾強(qiáng)度的敏感性試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
研究團(tuán)隊(duì)隨后深入研究了海表鹽度的緯向結(jié)構(gòu)對(duì)兩類(lèi)El Ni?o海溫變率的影響。通過(guò)敏感性數(shù)值實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(圖2),當(dāng)鹽度異常出現(xiàn)在赤道中太平洋日界線附近時(shí),所帶來(lái)的El Ni?o增暖最顯著,其強(qiáng)度隨著鹽度異常出現(xiàn)的位置向東、西太平洋方向遞減?;跍囟仁罩Х治霭l(fā)現(xiàn),鹽度引起海溫變化主要是通過(guò)增強(qiáng)了混合層底的垂向夾卷和混合作用來(lái)完成的。在El Ni?o期間,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(dǎo)致海表溫度增暖而加強(qiáng)了El Ni?o事件。而當(dāng)鹽度異常出現(xiàn)在中太平洋時(shí),垂向夾卷和混合作用最強(qiáng)烈,因而對(duì)海表溫度的影響最大。
而結(jié)合圖1所示的兩類(lèi)El Ni?o事件中的最大鹽度異常中心,發(fā)現(xiàn)在東太平洋型事件中出現(xiàn)在中太平洋的鹽度異常所造成的異常增暖更為顯著,而相比中太平洋型事件出現(xiàn)在西太平洋的鹽度異常則較弱。通過(guò)進(jìn)一步的敏感性實(shí)驗(yàn)對(duì)照,將兩類(lèi)事件的淡水強(qiáng)迫(對(duì)應(yīng)鹽度的緯向位置不同)情景分別加入到兩類(lèi)厄爾尼諾事件中,發(fā)現(xiàn)相對(duì)于西太平洋的鹽度異常,出現(xiàn)在中太平洋的鹽度異常更大程度地促進(jìn)了El Ni?o事件的發(fā)展。而鹽度異常在兩類(lèi)El Ni?o事件中的緯向結(jié)構(gòu)差異,使得兩類(lèi)事件的海溫差異增加了11%。 因此,鹽度在兩類(lèi)厄爾尼諾中不同的緯向結(jié)構(gòu),通過(guò)其在調(diào)控表層垂向?qū)咏Y(jié)的效果不同,進(jìn)一步增大了兩類(lèi)事件海溫異常的差異(概念圖見(jiàn)圖3)。

鹽度對(duì)兩類(lèi)厄爾尼諾的響應(yīng)及影響機(jī)制示意圖
該項(xiàng)研究豐富了對(duì)ENSO復(fù)雜性的認(rèn)識(shí),為理解ENSO多樣性提供了新的視角,對(duì)完善ENSO動(dòng)力學(xué)理論和進(jìn)一步提高ENSO預(yù)報(bào)水平具有重要意義。研究團(tuán)隊(duì)由中國(guó)科學(xué)院海洋研究所官聰副研究員、王凡研究員、田豐博士、胡石建研究員和美國(guó)海洋大氣局Michael J. McPhaden教授組成,其中官聰為第一作者,王凡為通訊作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上基金和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)人才項(xiàng)目和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等多個(gè)課題的支持。
相關(guān)成果及鏈接如下:
1. Guan, C., Tian, F., McPhaden, M. J., Hu, S., & Wang, F. (2023). Zonal structure of tropical Pacific surface salinity anomalies affects the eastern and central Pacific El Ni?os differently. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL105554. https://doi.org/10.1029/2023GL105554
2. Guan, C., Tian, F., McPhaden, M. J., Wang, F., Hu, S., & Zhang, R.-H. (2022). Zonal structure of tropical Pacific surface salinity anomalies affects ENSO intensity and asymmetry. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL096197. https://doi.org/10.1029/2021GL096197
附件下載:
魯公網(wǎng)安備37020202001323號(hào) | 古鎮(zhèn)口園區(qū)地址:青島市西海岸新區(qū)海軍路88號(hào) 南海路園區(qū)地址:青島市市南區(qū)南海路7號(hào) 科考船碼頭基地:青島市西海岸新區(qū)長(zhǎng)江東路8號(hào) |
郵編:266000 郵件:iocas@qdio.ac.cn 電話:0532-82898611 傳真:0532-82898612 |
