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AMO调制ENSO-海温年循环的非线性相互作用
作者:耿新               发布时间:2020/04/29 13:05:07              浏览量:

ENSO是全球年际变率中的最强气候信号,与其相关的热带太平洋海气相互作用是探索季节-年际预测最有希望的途径之一。近期研究发现,ENSO SST异常除了对应关于赤道准对称的热带太平洋西风异常之外,还能通过与暖池海温年循环的非线性相互作用产生一个独立于ENSO的大气组合模态(简称ENSO组合模态),此模态可用热带太平洋低层风场的第二模态表征,表现为关于赤道的经向反对称结构,西北太平洋地区对应显著的反气旋性环流,已被认为是ENSO衰减期东亚气候响应的重要机制之一。

我院青年教师耿新博士和张文君教授,与美国夏威夷大学Fei-Fei Jin教授、Malte F. Stuecker博士以及华盛顿大学Aaron F. Z. Levine博士合作研究发现,ENSO组合模态在衰减年春季的响应并不稳定,而是呈现出与北大西洋多年代际尺度振荡(AMO)反相的年代际变化特征,即AMO负位相时,ENSO组合模态的响应较强。同时,西北太平洋异常反气旋、我国春季降水主分量对ENSO的响应也具有类似的年代际变化(图1),进一步研究指出,AMO不同位相下,ENSO的强度和空间型等特征均存在显著的年代际差异(图2),进而造成了ENSO组合模态以及我国春季降水响应的年代际变化。一方面,AMO正位相使得赤道中西太平洋信风加强,赤道温跃层深度加深,温跃层正反馈作用减弱,ENSO强度减弱,因而削弱了ENSO与海温年循环的非线性相互作用(即ENSO组合模态)的响应;另一方面,北大西洋海温的年代际偏暖还会加强副热带太平洋高压,增强赤道东太平洋信风异常,使得El Niño海温异常的空间位置向西偏移,由于中太平洋具有较高的气候态海温,叠加异常海温之后,赤道两侧的海温均高于对流阈值,均能产生明显的对流异常,因而不利于具有经向反对称结构的ENSO组合模态的形成。基于GFDL CM2M耦合模式的AMO偏耦合强迫试验结果也很好地印证了我们观测中的结论。

相关成果发表在《Journal of Climate》。                                             

图1 1948-2017年AMO指数(蓝色柱状图)以及Niño-3.4指数与春季组合模态时间序列(红色曲线)、Niño-3.4与春季菲律宾反气旋指数(黑色曲线)、Niño-3.4与我国春季降水主分量(绿色曲线)的15a滑动相关系数的时间变化曲线。图中虚线表示滑动相关系数的99%信度检验线。


图2 (a) AMO+/ El Niño (b) AMO-/El Niño,(c) AMO+/La Niña 和 (d) AMO-/La Niña事件合成的赤道太平洋(6°S-6°N)海温异常(单位:℃)时间-经度演变图。图中打点区域表示海温异常通过了95%的信度检验,黑点和黑色虚线分别表示海温异常最大值或最小值的时空位置和经度。


论文信息:Geng X., Zhang W., Jin F.-F., Stuecker M. F., Levine A. F. Z. 2020. Modulation of the relationship between ENSO and its combination mode by the Atlantic Multidecadal Oscillation. J. Clim., doi: 10.1175/JCLI-D-19-0740.1.