厄尔尼诺是气候系统中最主要的模态之一,对其机制的研究一直是气候变化研究的热点问题。ENSO除了被当作气候系统的一种内部模态,近些年还被发现能被外部强迫,特别是大火山的喷发所激发(Adams et al. 2003 Nature)。本研究探讨了北半球,热带以及南半球三种不同位置的火山喷发对厄尔尼诺的不同激发机制。
利用千年的重建资料,本研究发现,厄尔尼诺能够在北半球喷发后的第二个冬天和在热带火山喷发后的第一个冬天被激发出来。而在南半球火山喷发后面则没有厄尔尼诺。
千年的数值模拟(CESM)也进一步证明不同火山喷发对厄尔尼诺的不同激发过程。在北半球和热带火山喷发后的第二个冬天,传统东太平洋厄尔尼诺(EP-El Niño)能够被激发出来。而在南半球火山喷发的第二个冬天,模式则模拟出中太平洋型厄尔尼诺(CP-El Niño)(图1)。其激发的机制是:北半球火山喷发能够使得ITCZ向赤道移动,激发西风异常;热带火山喷发能够使得欧亚大陆,澳洲大陆急剧降温,导致印度洋到海洋性大陆降水减少,从而在西太平洋激发西风;南半球火山喷发后,SPCZ和澳洲季风急剧减弱,从而激发西太的西风。厄尔尼诺能够通过Bjerknes机制发展出来。但是在南半球火山喷发下,东南太平洋由于辐射减少造成的反气旋在东太平洋加强冷水上翻,从而抑制了东太平洋暖海温的发展,形成了中太平洋型厄尔尼诺。
这些发现能够提高我们对不同类型厄尔尼诺,特别是中太平洋型厄尔尼诺的理解。
图1:三种(北半球,热带,南半球)火山喷发下模拟的NINO3指数以及赤道太平洋海温的演变。
Liu Fei, Jinbao Li, Bin Wang, Jian Liu, Tim Li, Gang Huang, and Zhiyuan Wang, 2017: Divergent El Niño responses to volcanic eruptions at different latitudes over the past millennium. Clim. Dyn., DOI: 10.1007/s00382-017-3846-z. https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-017-3846-z