近日，中國科學院海洋研究所王凡團隊在Nature Communications發(fā)文揭示海洋次表層混合對中部型（CP）厄爾尼諾和南方濤動（ENSO）的非絕熱正反饋機制。
ENSO是海洋-大氣系統(tǒng)最顯著的年際變化，但21世紀以來，伴隨著CP?ENSO的增多，人們對ENSO的預測技巧卻減弱。這表明，人們對ENSO的一些關(guān)鍵熱動力學認知還存在不足。海洋次表層湍流混合以非絕熱方式將熱量從混合層底向下傳遞，是影響海表溫度的一個重要過程。然而，由于直接觀測資料匱乏，次表層混合對ENSO的影響，尤其是其對CP?ENSO和東部型（EP）ENSO多樣性的作用，從未得到確認。
本研究創(chuàng)新性提出了一種基于Argo剖面觀測數(shù)據(jù)的赤道太平洋混合層底湍流混合參數(shù)化方案，從而首次提供了大量的混合層底垂向擴散系數(shù)以及湍流熱通量估算數(shù)據(jù)。據(jù)此，進一步揭示了由湍流熱通量導致的非絕熱效應(yīng)與CP ENSO循環(huán)存在顯著的正反饋關(guān)系：一方面，次表層湍流混合主導了El Ni?o和La Ni?a生長期的海面溫度變化，另一方面，其強度又被El Ni?o和La Ni?a相應(yīng)的風應(yīng)力及次表層不穩(wěn)定條件所控制。相反，由湍流熱通量導致的非絕熱效應(yīng)不能明顯促進EP ENSO的發(fā)展，也不能被EP ENSO顯著決定。
本研究提出的非絕熱機制是促進CP ENSO發(fā)展的一個主要機制，是對傳統(tǒng)絕熱ENSO理論的重要補充。該結(jié)果提示，為提高ENSO預報水平，次表層湍流混合必須在氣候預報模式中得到準確的表征。
CP ENSO非絕熱正反饋理論機制示意圖
該成果發(fā)表在Nature Communications。第一、二作者分別為中國科學院海洋研究所劉傳玉和王凡研究員（也是共同通訊作者），合作作者包括漢堡大學海洋研究所Armin K?hl博士、中國科學院海洋研究所王曉瑋助理研究員、中國科學院南海海洋研究所王春在研究員，以及夏威夷大學Kelvin J. Richards教授等。該研究受到中國科學院B類先導專項、國家重點研發(fā)計劃及國家自然科學基金等項目的資助。
