海洋所研究揭示鹽度對ENSO預(yù)測能力的關(guān)鍵作用
近日,中國科學(xué)院海洋研究所聯(lián)合美國斯克里普斯海洋研究所團(tuán)隊,在厄爾尼諾–南方濤動(ENSO)預(yù)測機制研究方面取得重要進(jìn)展,相關(guān)成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊 Geophysical Research Letters。
ENSO是全球最重要的氣候變率模態(tài)之一,對極端天氣、生態(tài)系統(tǒng)及社會經(jīng)濟(jì)具有深遠(yuǎn)影響。然而,自2000年前后全球變暖“停滯期”(1998年~2013年)以來,傳統(tǒng)基于海表溫度(SST)的ENSO預(yù)測能力顯著下降,預(yù)測提前期縮短、不確定性增加,其成因長期未被清晰認(rèn)識。
本研究基于團(tuán)隊自主研發(fā)的可解釋深度學(xué)習(xí)模型STPNet(圖1),系統(tǒng)評估了海表鹽度(SSS)對不同氣候背景下ENSO預(yù)測能力的影響。結(jié)果表明,在“停滯期”后納入鹽度信息,可顯著提升ENSO預(yù)測技巧,暗示鹽度已成為當(dāng)前氣候背景下調(diào)控ENSO可預(yù)報性的關(guān)鍵因子。

圖1 STPNet 模型結(jié)構(gòu)及不同時期ENSO預(yù)測相關(guān)技巧
掩膜試驗結(jié)果表明,印太關(guān)鍵區(qū)域(尤其是海洋大陸區(qū)域)在ENSO預(yù)測中起核心作用,是影響預(yù)測能力的關(guān)鍵樞紐。歸因分析顯示,鹽度通過調(diào)節(jié)海洋密度結(jié)構(gòu),改變印度洋與太平洋之間的壓力梯度,從而增強印尼貫穿流(Indonesian Throughflow, ITF)的輸運能力。在全球變暖背景下,盡管溫度驅(qū)動的輸運有所減弱,但鹽度驅(qū)動的“補償效應(yīng)”顯著增強,有效維持了印太海盆之間的海洋連通性及次表層熱量“記憶”,為ENSO的發(fā)展提供了關(guān)鍵的前期條件。
滯后相關(guān)分析進(jìn)一步揭示,在停滯期之后,鹽度驅(qū)動的ITF輸運由原先的被動響應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镋NSO的前兆信號(提前約3~9個月),表明鹽度通過調(diào)控跨海盆輸運過程,建立了一條新的ENSO前兆動力通道。該研究表明,在全球變暖背景下,ENSO預(yù)測機制正由傳統(tǒng)的“溫度主導(dǎo)”向“熱鹽耦合”機制轉(zhuǎn)變,印太相互作用的重要性顯著增強。相關(guān)成果不僅深化了對ENSO可預(yù)報性變化的認(rèn)識,也為發(fā)展新一代氣候預(yù)測系統(tǒng)提供了重要科學(xué)依據(jù)。

圖2 鹽度調(diào)控提升ENSO預(yù)測技巧示意圖
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所王晶研究員,通訊作者為海洋所李曉峰研究員,合作者包括海洋研究所博士后王浩宇博士及美國斯克里普斯海洋研究所Janet Sprintall博士。該研究得到國家自然科學(xué)基金等項目的支持。
論文信息:
Wang, J., J. Sprintall, H. Wang and X. Li* (2026). Post-Hiatus Enhancement of ENSO Forecast Skill via Salinity-Mediated Indo-Pacific Inter-Basin Coupling. Geophysical Research Letters 53(7): e2025GL119444.
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