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厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（El Ni?o-Southern Oscillation，ENSO）是赤道東太平洋地區(qū)大規(guī)模海溫和大氣的波動(dòng)現(xiàn)象，大約每2至7年發(fā)生一次。這種現(xiàn)象不僅對中低緯度地區(qū)的天氣和氣候產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，甚至還可以影響到北極的海冰和氣候系統(tǒng)。 不僅如此，南京信息工程大學(xué)鄧潔淳副教授與美國紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校Aiguo Dai（戴愛國）教授共同發(fā)表于Science Advances的最新研究表明，北極海冰與大氣間的相互作用能夠減弱ENSO事件的強(qiáng)度達(dá)到約17%。這意味著盡管ENSO是北極氣候年際變率的重要來源之一，但其在一定程度上也會(huì)反過來受到北極氣候過程的調(diào)控影響。
該研究利用全球氣候模式進(jìn)行了兩組500年的數(shù)值模擬試驗(yàn)，在大氣中CO2含量保持在工業(yè)化以前水平的條件下，一組試驗(yàn)保留了北極地區(qū)海冰與大氣間的相互作用，而另一組試驗(yàn)則切斷了兩者間的耦合過程。 通過比較這兩組試驗(yàn)間的差異發(fā)現(xiàn)，在北極海冰-大氣相互作用的影響下，ENSO事件及其相關(guān)的氣候異常幅度減弱了約12%至17%（圖1）。這主要是由于熱帶太平洋的基本氣候態(tài)發(fā)生了變化，即北極冰氣相互作用使得赤道東太平洋的越赤道南風(fēng)增強(qiáng)、赤道中太平洋的溫躍層加深，從而抑制了一系列與ENSO發(fā)展有關(guān)的反饋過程，最終減弱了ENSO事件的強(qiáng)度（圖2）。
圖1- 氣候模式中北極海冰-大氣相互作用造成的（A, C）厄爾尼諾和（B, D）拉尼娜事件中熱帶太平洋地區(qū)10月至次年2月平均（A, B）海表面溫度（℃）和（C, D）降水（mm/day）的變化（填色）及其氣候態(tài)（等值線）。  那么，北極與熱帶太平洋之間的這種遙相關(guān)關(guān)系是如何建立的？該項(xiàng)研究中指出，由于正、負(fù)海冰異常對表面熱通量以及海氣熱量交換的影響具有明顯的非對稱性，在海冰-大氣相互作用下，6至9月鄂霍茨克-白令海的海冰邊緣區(qū)會(huì)接收更多的太陽短波輻射，使得海表面及上方低層大氣的溫度升高，從而激發(fā)出向赤道太平洋傳播的異常羅斯貝波列，最終影響熱帶太平洋的基本氣候態(tài)以及ENSO的發(fā)展。 此外，歷史觀測和再分析資料也從側(cè)面印證了海冰與ENSO的關(guān)系：相比于冰氣相互作用較弱的1971–2000年，在相互作用較強(qiáng)的1921–1960年間ENSO事件的強(qiáng)度要明顯偏弱，其中的物理過程與氣候模式的結(jié)果類似。 最后，該研究結(jié)果也預(yù)示著，隨著全球變暖背景下北極海冰的不斷消融，這種冰氣相互作用及其對ENSO事件的削弱效應(yīng)也會(huì)逐漸減弱甚至消失，那么ENSO事件在未來便可能會(huì)變得更強(qiáng)。因此，該項(xiàng)研究也呼吁現(xiàn)有的氣候模式能夠更加真實(shí)地表現(xiàn)這種海冰-大氣相互作用過程，以更好地預(yù)測未來ENSO事件及其影響的變化。 相關(guān)閱讀： Deng, Jiechun* and Aiguo Dai* (2022) Sea ice-air interactions amplify multidecadal variability in the North Atlantic and Arctic region. Nature Communications, 13, 2100. Dai, Aiguo* and Jiechun Deng* (2022) Recent Eurasian winter cooling partly caused by internal multidecadal variability amplified by Arctic sea ice-air interactions. Climate Dynamics, 58, 3261–3277. Dai, Aiguo*, and Jiechun Deng (2021) Arctic Amplification weakens the variability of daily temperatures over northern middle-high latitudes. Journal of Climate, 34(7), 2591–2609.  本文由論文作者團(tuán)隊(duì)特邀供稿，文中觀點(diǎn)僅為作者團(tuán)隊(duì)觀點(diǎn)，不代表Science/AAAS立場。 |
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