近日，物理海洋教育部重点实验室在Geophysical Research Letters期刊发表题为“Extreme Ventilation of the North Pacific Central Mode Water by El Niño During Positive Phase of the Pacific Decadal Oscillation” （《ENSO和PDO位相的异同对北太平洋中部模态水通风的影响》）的最新研究成果。研究发现了北太平洋中部模态水（CMW）在厄尔尼诺事件伴随太平洋年代际涛动（PDO）正位相时期的极端通风现象，并揭示ENSO和PDO位相异同对CMW年际变化的关键影响。该成果第一作者为实验室在读硕士研究生刘静，通讯作者为许丽晓教授，联合实验室、海洋与大气学院多位成员合作完成。

　　CMW是北太平洋中部一个垂向均匀的温跃层水团（图1b），在热量和营养物质输运及气候变率中发挥着重要作用。前人研究主要聚焦于PDO对CMW年代际变化的影响，然而，PDO并非独立的物理模态，而是受到热带强迫（ENSO）和内部变率的调控，究竟是热带强迫还是内部变率主导了CMW的变化，尚不明确。本研究基于多种观测数据集发现，CMW的年际变化主要受ENSO热带遥强迫的影响，但其振幅受北太平洋内部低频变率（用低通滤波的PDO指代）的调节。当厄尔尼诺事件与PDO正位相不同时发生时，CMW通风主要发生在黑潮延伸体北侧的冬季深混合层（38°-43°N，140°-180°E；图1c），北太平洋中部区域（30°-40°N，180°-155°W）没有通风过程发生。然而，当厄尔尼诺事件伴随PDO正位相时，北太平洋中部区域（30°-40°N，180°-155°W）发生显著的通风过程，极低位势涡度的水体进入海洋次表层，CMW形成异常增强（图1d和f）。

图 1：CMW的分布与极端通风过程。（a）冬季混合层深度。（b）CMW年平均厚度。（c）气候态和（b）Pos_PDO + EN 下CMW通风过程的水平分布。（e）气候态、（f）Pos_PDO + EN、（g）Pos_PDO + No EN和（h）Neg_PDO + LN下CMW通风过程的纬向断面分布。黑框表示CMW的主要分布区域（30°-40°N，180°-155°W）。黑点区域表示通过90%置信度。

同位相情况包括厄尔尼诺 (拉尼娜)事件伴随PDO正（负）位相，简化为Pos_PDO + EN （Neg_PDO + LN）。反位相情况包括无厄尔尼诺 (拉尼娜)事件且PDO为正（负）位相，简化为Pos_PDO + No EN（Neg_PDO + No LN）。

　　研究进一步表明，CMW的年际变化与ENSO和PDO位相的异同密切相关（图2）。当ENSO和PDO处于相同位相（即厄尔尼诺事件伴随PDO正位相，或拉尼娜事件伴随PDO负位相）时，CMW的强度变化幅度更大；相反，在反位相情况下（即无厄尔尼诺事件发生且PDO处于正位相，或无拉尼娜事件发生且PDO处于负位相），CMW的变化相对平缓（图2b）。

　　研究指出，CMW的强通风过程不仅会生成较大强度的CMW，还会导致更显著的海洋温度异常，并使异常信号向更深层传播且持续时间更久。因此，具有长期海洋记忆的CMW可能在热带—热带外海气相互作用中发挥比以往预期更重要的作用，同时也对海洋的生物地球化学过程产生深远影响。

图 2：CMW的年际变化及其与ENSO和PDO位相异同的关系。（a）次表层海洋层结和（b）CMW强度去掉线性趋势后的时间序列，平均范围为图1中的黑框。（c）年际时间尺度上PDO与ENSO的位相关系，蓝色阴影表示同位相情况（即Pos_PDO + EN和Neg_PDO + LN）。红色倒三角形（蓝色正三角）表示Pos_PDO + EN (Neg_PDO + LN)，橙色（绿色）点表示Pos_PDO + NO EN （Neg_PDO + NO LN）。

文章引用：

LIU J., L. -X. Xu*, X. ‐T. Zheng, K. -Y. Wang, and J. -L. Li, 2025: Extreme Ventilation of the North Pacific Central Mode Water by El Niño during Positive Phase of the Pacific Decadal Oscillation. Geophysical Research Letters, 52, e2024GL113064, https://doi.org/10.1029/2024GL113064.