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多模式预估全球变暖下ENSO海温振幅变化存在显著差异的重要原因

  厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是影响全球极端气候的重要因子,因此预估ENSO海温在全球变暖下的变化也是预估未来全球变暖下全球极端气候变化的重要因素之一。遗憾的是,最近20年来多次的全球耦合模式比较计划(CMIP)尽管对气候平均态和ENSO本身的模拟都取得了长足的进步,但是对未来增暖情形下ENSO海温异常强度的变化都存在显著的模式间差异。最近CMIP5预估的ENSO海温增强或减弱的模式个数基本相当,模式间的标准差远大于多模式集合平均的结果。而多个大气、海洋、及二者之间耦合的多个物理过程都可能影响ENSO的变化,因此揭示导致各模式预估ENSO变化存在显著差异的核心过程是未来进一步改进模式、提高模式预估可信度的必要途径。

  近日,我所黄平研究员和自然资源部第二海洋研究所陈大可院士合作团队在著名气候学期刊JournalofClimate发表最新研究成果指出:目前的模式中对“热带大气环流对海温异常的响应”这一对ENSO有重要影响过程的模拟存在显著差异,这是目前的模式预估ENSO海温振幅在全球变暖下变化存在显著差异的重要原因。

  当某一个模式中热带大气环流对海温异常响应比较敏感时,这个模式往往预估未来ENSO海温振幅减弱,这一关系在31个模式间呈现显著的线性相关关系。相对于观测,目前的模式普遍高估了“热带大气环流对海温异常的响应”的敏感性。因此根据“观测约束”思想,全球变暖下ENSO海温振幅相对于目前多模式集合预估的结果应该有所增强。

  本研究也间接的指出,改进目前模式对热带对流环流过程的模拟,是未来提高ENSO海温振幅变化预估可信度的重要方向。

  图例:厄尔尼诺发生时大气-海洋耦合状态及其相互作用示意图,其中红框所示的赤道中太平洋地区对流对海温异常的响应是其中的关键环节之一。目前的海气耦合模式对此过程的模拟存在较大的模式间差异,这也是造成多模式预估未来ENSO海温振幅变化存在显著模式间差异的重要原因。

  延伸阅读:http://www.iap.ac.cn/xwzx/zhxw/201901/t20190128_5235758.html(李婧华选编)

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