在热带海洋与气候变化研究领域取得重要进展

2022年11月15日，国际权威学术期刊Nature Communications（《自然通讯》）在线发表了题为“Emergence of changing Central-Pacific and Eastern-Pacific El Niño-Southern Oscillation in a warming climate”（全球变暖背景下东太平洋型与中太平洋型厄尔尼诺-南方涛动变化的显现时间）的最新研究成果。该成果由深海多学科交叉研究中心耿涛博士为第一作者，***院士与吴立新院士为共同通讯作者，联合国内其他涉海科研单位以及美国、澳大利亚多位科学家共同完成。

厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是地球气候系统中最强的年际变异信号，会对全球天气及生态环境产生巨大影响。ENSO现象本身复杂多变，人们通常根据其海温异常出现的位置通常将其分为东太平洋（EP）型以及中太平洋（CP）型（图1）。相较于CP型ENSO，EP型ENSO的振幅通常更大且具有更强的全球破坏性。已有研究表明ENSO倾向于在全球增暖后的21世纪变得更加活跃，其带来的破坏性影响也将更为显著。然而，关于变暖强迫下不断增强的ENSO变率何时才会从其内部的自然变率中显现出来（即显变时间，Time of Emergence）,目前却并不清楚。特别地，两类（EP型与CP型）ENSO的显变时间是否存在差异目前仍未可知。这些重要信息的缺失将会影响相关气候政策的制定实施。

该研究利用当前国际最新气候模式中的多场景试验数据，首次系统评估了两类ENSO海温变率在温室气体强迫下的显变时间，发现EP型ENSO将会提前CP型ENSO至少10年的时间从其自身的内部自然波动中显现出来。研究表明这一显变时间的差异与赤道太平洋背景海温增暖以及ENSO非线性动力反馈过程有关。在温室气体瞬变强迫下，赤道中东太平洋海温增速快于周边海洋，使得大气深对流过程更易向东移动，增强有利于ENSO海温异常在东太平洋发展的一系列正反馈过程。这些过程又会进一步在ENSO非线性Bjerknes正反馈作用下得到促进，从而使得EP型ENSO的海温变率增幅较大，因此更容易从其内部自然变率中显现出来。进一步研究表明，较长的数据有利于ENSO变化信号的检测。若用60-80年的时间窗口（考虑到观测资料1960年后才相对可靠），70%左右的模式模拟出显著增强的EP型ENSO将会在本世纪出现，且多模式间的平均值大约为2030年。这一时间明显早于此前学者预估的21世纪末（约2070年），再次凸显了控制温室气体排放的紧迫性。

这项研究成果的发现为认识全球变暖下热带海洋大气相互作用的过程和机制提供了全新的视角，是对ENSO响应气候变化研究的重要补充，对国际社会应对气候变化与制定气候政策具有重要指导作用。由***院士和吴立新院士领衔的全球气候变化研究团队，长期致力于气候变化研究，近年来已多次在国际顶级学术期刊（如Nature, Science及其子刊）发表重要原创性成果。

图1：EP型ENSO与CP型ENSO的海温空间分布（a, c）及其变率在全球变暖下的显变时间（b，d）。相较于CP-ENSO，温室气体强迫下不断增强的EP-ENSO海温变率将会更早地从其自身内部自然变率（灰色阴影）中显现出来（b中红色星号）。

2022-NC-Geng-EPCP-changing.pdf