陈大可院士团队在Nature旗下刊物Communications Earth & Environment发表最新厄尔尼诺研究成果

近日，卫星海洋环境动力学国家重点实验室（自然资源部第二海洋研究所）[简称卫星海洋环境动力学国重室]博士后胡睿坤等人以该室为第一单位在Nature集团旗下期刊Communications Earth & Environment发表了题为“Predicting the 2023/24 El Niño from a multi-scale and global perspective”的学术论文，该室连涛研究员和陈大可研究员为论文共同通讯作者。目前Communications Earth & Environment为中科院SCI一区TOP期刊，影响因子为8.1。

该研究根据对观测资料和模式预测模拟的分析，指出2023/24年的强厄尔尼诺现象受到赤道太平洋热含量积累、西风爆发和破纪录的泛热带海表面温度变暖的影响，其中热含量积累是主要原因。

厄尔尼诺和南方涛动（ENSO）是热带中东太平洋海表面温度（SST）每隔数年出现的大范围异常现象，它是地球上最强烈的短期气候振荡，对包括我国在内的世界广大地区的天气和气候有着重要影响，因此加强ENSO机理和预报研究有着重要的科学和社会意义。2023/24年的厄尔尼诺是21世纪至今第二强的事件，伴随着强烈的赤道太平洋热含量积累、泛热带SST变暖和显著的赤道太平洋西风爆发事件，这为我们评估各种因素对厄尔尼诺预测的相对贡献提供了前所未有的机会。这次厄尔尼诺表现出两个暖中心和两步变暖趋势（图1a，图2a），这无法通过赤道太平洋热含量积累来解释（图1b）。通过观测分析和模式试验，我们的研究结果表明2023年创纪录的泛热带SST暖事件（图3）缓解了此次厄尔尼诺，并将SST正异常局限于赤道东太平洋（图1c，图2b）。同时，一系列的西风爆发在2023年底诱发了赤道中部太平洋的另一个SST暖中心（图1d）。然而，泛热带强迫和西风爆发的影响恰好相互抵消，使得热含量积累看起来成为2023/24年厄尔尼诺的主要原因（图2）。我们的研究成功预报和解释了2023/24年的强厄尔尼诺事件，包括本次厄尔尼诺事件的强度、空间结构和演变特征等，不仅证实了赤道太平洋充热在厄尔尼诺发展中的关键作用，还表明了从全球视角考虑多尺度相互作用对于预测厄尔尼诺的必要性。

图1. 观测和各预测试验的赤道区域（5°S-5°N平均）海表温度（SST）异常的时间-经度演变图。a：观测数据（OBS）。b-d：依次为热带太平洋试验（CESM-TP）、泛热带试验（CESM-TP+G）、泛热带+西风爆发试验（CESM-TP+G+WWBs）的预测结果。预测试验中，仅显示在95%置信水平上显著的值。洋红色线标注了预测开始的日期2023年3月1日。单位为°C。

图2. 从2023年3月开始由不同试验预测的NINO3.4指数集合平均值。a-c：观测和试验中NINO3.4指数的演变。阴影表示不同集合成员之间的标准差。d：2023年11月至2024年1月（NDJ）期间的NINO3.4指数平均值。缩写：NETP：热带东北太平洋（northeastern tropical Pacific）；SETP：热带东南太平洋（southeastern tropical Pacific）：TIO：热带印度洋（tropical Indian Ocean）；TA：热带大西洋（tropical Atlantic）。单位：°C。

图3. 2023年泛热带SST异常。a：2023年3月至11月期间的SST异常（阴影，单位：°C）和表面风速异常（矢量，单位：m s -1 ）。中紫色、蓝紫色、洋红色和深青色区域分别表示热带东北太平洋、热带东南太平洋、热带印度洋和热带大西洋。b：区域SST异常均值的逐月演变。c-f：3月至11月期间平均SST异常的年际演变。c-f中的文字表示2023年自1979年以来的SST异常排名。单位：°C。

这项研究是在海洋二所卫星海洋环境动力学国家重点实验室自主构建的ENSO集合同化预报系统（SIO-ICM）基础上完成的。该预报系统持续为国家海洋环境预报中心、国家气候中心提供预测意见。业务化推广应用结果表明SIO-ICM在ENSO的预报预警中效果显著，为ENSO预测业务准确率的提升提供了有力支持。

这项研究得到了科技部重点研发项目（2023YFF0805300）和国家自然科学基金项目（42227901，42376014）的资助。

论文引用

Hu, R., T. Lian, T. Liu, J. Wang, X. Song, H. Chen, and D. Chen, 2024: Predicting the 2023/24 El Niño from a multi-scale and global perspective. Commun. Earth Environ.,5, 675,https://doi.org/10.1038/s43247-024-01867-w.

相关研究

Lian, T., J. Wang, D. Chen, T. Liu, and D. Wang, 2023: A Strong 2023/24 El Niño is Staged by Tropical Pacific Ocean Heat Content Buildup. Ocean. Res., 2, 1–6, https://doi.org/10.34133/olar.0011.

• 信息来源：卫星海洋环境动力学国重室 作者：胡睿坤。
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