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大气所等揭示厄尔尼诺对赤道太平洋降水影响的变化机制

2015.11.03

　　由于温室气体的增加，全球地表平均温度近几十年来一直在不断升高；在全球变暖下，旱涝、酷暑等极端天气气候的变化情况是平均升温之外另一重要问题。赤道东太平洋海温年际暖异常事件（即厄尔尼诺事件）是影响全球极端气候最重要的驱动因子之一，因此厄尔尼诺事件对气候影响在变暖环境下如何变化一直是气候学界关注的重要科学问题。

　　气候学界之前一直重点研究厄尔尼诺海温异常本身在全球变暖下的变化特征及机制，但由于数值模式尚不完善及其物理机制的高度复杂性，一直未取得较明确的预估。近年来，科学家开始转向研究厄尔尼诺影响全球气候的中间桥梁：厄尔尼诺引起的热带太平洋降水异常在全球变暖下有何变化。在发生厄尔尼诺时，海温异常会率先引起热带太平洋对流降水的变化，通过降水加热对流层上层，再在大气波动的作用下将影响传播到全球。最新的研究表明，未来厄尔尼诺引起的热带太平洋降水型很可能增强并东移，其对全球气候的影响也将发生相应的巨大变化。这一较明确的预估和厄尔尼诺海温本身变化的研究结论有较大差异，其间的物理机制仍不清楚。

　　近日，国际地球科学期刊《自然·地球科学》（Nature Geoscience）发表了中国科学院大气物理研究所博士黄平与Scripps海洋研究所教授谢尚平在此方面的最新研究成果，文章深度揭示了在增暖环境下厄尔尼诺海温对赤道太平洋降水影响的变化机制。研究利用18个最新的全球海气耦合模式对未来气候的模拟结果，通过分析海温、环流、水汽、降水等变量之间的非线性关系，构建了一个海温、环流、水汽的年际变率和背景态及其变化如何影响降水变率变化的理论框架。

　　结果表明：全球变暖下背景态水汽的增加会增强降水对厄尔尼诺海温异常的响应；厄尔尼诺海温强度的变化则通过环流强度的变化进而影响降水强度的变化；未来中太平洋型厄尔尼诺事件增加将增强中太平洋地区的降水异常；未来气候平均态海温在中东太平洋地区增加较多也会增强该地区降水对海温异常的响应。综合以上几个因素，未来厄尔尼诺引起的热带太平洋降水很可能在中东太平洋地区增加而在西太平洋地区减少，这一变化很可能造成未来厄尔尼诺对全球气候的影响分布型整体往东移动。

　　此项研究成果理清了厄尔尼诺对全球气候影响在未来变化中“海温–热带太平洋降水”这一关键环节中的物理机制，这对未来更准确地预估厄尔尼诺对全球气候影响的变化提供了可靠的基础。

　　该研究除了具体研究了厄尔尼诺海温影响的变化之外，其构建的海温、环流、水汽的年际变率和背景态及其变化如何影响降水变率变化的框架机制是未来研究解释其他热带海温变率模态在全球变暖下对气候影响的变化的有力基础。