近日,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室(LTO)研究員王春在團隊揭示了印度洋新的氣候效應,首次提出了熱帶西印度洋(WIO)海溫异常對大西洋尼諾事件的觸發作用。該研究以博士研究生廖華夏為第一作者,王春在研究員為通訊作者發表在Geophysical Research Letters(《地球物理研究》)(SCI一區Top)上。
ENSO(厄爾尼諾與南方濤動)是地球系統中最强的年際尺度氣候事件,對全球天氣氣候有重要的影響。熱帶大西洋地區也存在類似ENSO的現象,人們將這種現象稱為“大西洋尼諾”。大西洋尼諾極大地影響了周邊大陸的氣候,對熱帶印度洋和太平洋以至於歐洲地區的氣候也有重要貢獻。囙此,探求大西洋尼諾的生成與發展機制有助於提升對大西洋尼諾的預報能力,對周邊國家甚至全球社會生活及生產活動有著重要的意義。
本研究首次提出了熱帶印度洋對大西洋尼諾的影響,其結果不僅揭示了WIO海域海溫异常對大西洋尼諾的觸發作用,還強調了WIO海域海溫异常能够調製ENSO與大西洋尼諾的關係,從而决定ENSO事件下一年夏季熱帶大西洋出現的是大西洋尼諾還是大西洋尼娜事件(圖1)。
冬季WIO海域暖海溫异常可以引發Walker環流异常,在當地出現異常上升,在大西洋上空引起异常下沉。熱帶大西洋受Walker環流下沉的影響,在海表面出現輻散現象,抑制了海表面東南信風進而產生了西風异常。該西風异常加深了熱帶東大西洋的溫樓中樓,阻斷了深層海洋冷水通過冷水上湧對海表面海溫的冷卻作用,進而引發大西洋尼諾。
WIO海域海溫异常對太平洋ENSO與大西洋尼諾之間的關係也有重要的影響。ENSO與大西洋尼諾同為顯著的熱帶氣候事件,ENSO對熱帶大西洋有重要的影響。眾多研究表明ENSO可以通過多種不同的物理機制影響熱帶大西洋。然而在ENSO事件的下一年,熱帶大西洋並不能穩定的出現大西洋尼諾或者大西洋尼娜現象。本研究表明在ENSO期間,當WIO海域暖海溫异常較强時能够抵消ENSO對熱帶大西洋的降溫作用時,使熱帶大西洋總體呈現增溫,出現大西洋尼諾現象;而當WIO海域暖海溫异常較弱時,ENSO對熱帶大西洋的降溫作用更强,熱帶大西洋總體呈現降溫,出現大西洋尼娜現象。囙此,在此機制中,WIO海域海溫异常能够决定厄爾尼諾事件下一年夏季熱帶大西洋出現的是大西洋尼諾還是大西洋尼娜事件。
上述耦合和迴響過程揭示了大西洋尼諾事件是熱帶三大洋相互作用的產物。研究表明,在大西洋尼諾與ENSO的相互作用過程中,考慮了印度洋海溫演變的作用,可以有效提高大西洋尼諾的預測水准。
該研究由國家重點研發計畫專項、國家自然科學基金重點專案、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)人才團隊引進重大專項、廣東省領軍人才項目共同資助完成。
相關論文資訊:Liao,H.,and Wang,C.(2021).Sea surface temperature anomalies in the western Indian Ocean as a trigger for Atlantic Ni?o events.Geophysical Research Letters,48,e2021GL092489.https://doi.org/10.1029/2021GL092489
圖1基於三大洋相互作用的印度洋氣候效應示意圖。(a)太平洋厄爾尼諾產生异常Walker環流,迫使熱帶大西洋上空的產生東風异常,增强了溫樓中樓的傾斜程度,引發大西洋尼娜。(b)WIO海域暖异常產生的Walker環流异常與厄爾尼諾競爭。使熱帶大西洋上空的西風异常减弱,並减弱了溫樓中樓的傾斜程度,引發大西洋尼諾。WIO海域海溫异常决定了厄爾尼諾事件下一年夏季熱帶大西洋出現的是大西洋尼諾還是大西洋尼娜事件。正(負)海溫异常用紅色(藍色)表示。
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