阐明海洋动力过程在赤道太平洋年代际变率中的作用

2022-05-3010

  近日,Climate Dynamics在线发表物理海洋教育部重点实验室最新科研成果“Role of ocean dynamics in equatorial Pacific decadal variability”(《海洋动力过程在赤道太平洋年代际变率中的作用》)。该成果由实验室博士后张钰为第一作者兼通讯作者,林霄沛教授为共同通讯作者,实验室博士后杨俊超等­多位合作者共同完成。

  赤道太平洋海表面温度不仅存在年际尺度的厄尔尼诺-南方涛动现象(ENSO),还存在明显的年代际变率,本研究称之为赤道太平洋年代际变率(equatorial Pacific decadal variability, 简称EPDV)。尽管学界普遍认为EPDV是由海洋动力过程驱动产生(图1c),但EPDV也可由只有海气热力学耦合过程的平板海洋模式模拟(图1a),这一矛盾模糊了海洋动力过程在EPDV形成中的作用。为了阐明这一矛盾背后的本质,该研究设计了新的海气耦合模式试验,在包含海气热力学耦合过程的同时加入了平均海洋环流对EPDV的影响(Zhang et al. 2021)。研究发现,EPDV在该试验中振幅大幅度削弱(图1b);分析表明,这种削弱主要归因于赤道太平洋平均上升流对EPDV的衰减作用。当进一步加入异常海洋环流对EPDV的影响后,发现EPDV振幅增强。这种异常海洋环流对EPDV的增强作用会超过赤道平均上升流的衰减作用,最终导致异常海洋环流驱动EPDV。研究最后还探讨了EPDV的起源,提出EPDV起源于赤道太平洋海表面温度东西偶极子模态(与ENSO振幅年代际调制有关)这一新观点。

  该研究对今后理解海洋动力过程在其他气候变率中的作用具有重要指导意义,研究成果由国家自然科学基金重点项目(92058203)、杰出青年基金项目(41925025)、中央高校基本科研业务费专项(202213050)、中国博士后科学基金第70批面上资助(2021M703034)等项目共同资助完成。

1 EPDV在不同复杂程度的海气耦合模式试验中的模拟结果:(a) 只有海气热力学耦合的平板海洋模式,(b) 同时加入平均海洋环流对EPDV影响的海气动力解耦合试验,(c)进一步加入异常海洋环流对EPDV影响的海气完全耦合试验。(b)中绿色等值线表示海洋平均上升流。(c)中等值线表示异常海表净热通量(蓝色表示海洋向大气放热,粉色表示海洋从大气吸热)。

  

  

相关文献:

Zhang, Y.*, S.-Y. Yu, S.-P. Xie, D. J. Amaya, Q. Peng, Y. Kosaka, X. Lin*, J.-C. Yang, S. M. Larson, A. J. Miller, and L. Fan, 2022: Role of ocean dynamics in equatorial Pacific decadal variability. Climate Dynamics, https://doi.org/10.1007/s00382-022-06312-2

Zhang, Y., S. Yu*, D. J. Amaya, Y. Kosaka, S. M. Larson, X. Wang, J.-C. Yang, M. F. Stuecker, S.-P. Xie, A. J. Miller, and X. Lin, 2021: Pacific Meridional Modes without equatorial Pacific influence. Journal of Climate, 34, 5285-5301.