两类ENSO对太平洋北赤道流分叉年际变化的影响

In the western tropical Pacific, the North Equatorial Current (NEC) bifurcates into the Kuroshio flowing northward and the Mindanao Current flowing southward as it meets the Philippine coast. The bifurcation plays an important role in the water exchange between the subtropical and tropical ocean circulation. The NEC Bifurcation Latitude (NBL) is an important element of the regional climate of the western tropical and subtropical Pacific Ocean Sectors. The interannual variability of NBL is closely related to El Niño-Southern Oscillation (ENSO). Using observations, high-quality ocean assimilation datasets and coupled ocean-atmosphere general circulation models (CGCMs), we will present the NBL interannual variability and relative ocean-atmosphere coupled responses. The impact of Eastern-Pacific and Central-Pacific ENSO via atmospheric teleconnection and oceanic dynamics during its evolution and decaying phases will be revealed by analyzing the mechanism of NBL interanual variability through sensitive model experiments. Our results will be important to enhance the understanding of the role of ocean currents in regional Western Pacific climate variability.

太平洋北赤道流在西边界处分叉为向北流动的黑潮和向南流动的棉兰老流，分叉纬度的南北移动对临近区域的气候和西太平洋暖池的形成和演变过程产生重要影响，研究分叉纬度的年际变化特征及其影响机制对于认识海洋环流在气候变化中的作用具有重要意义。研究表明厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）事件与北赤道流分叉的年际变化显著相关，但ENSO对北赤道流分叉年际变化的影响过程并不清楚，同时缺少关于中部型ENSO影响的讨论。本项目将利用多种数据分析北赤道流分叉年际变化特征，利用气候模式模拟，通过温度、风场等敏感性实验，从海气相互作用的角度揭示东部型和中部型两类ENSO在其发展和衰退阶段分别通过大气遥相关和海洋动力对北赤道流分叉年际变化的影响，阐明海气耦合效应对太平洋西边界流系变化的作用，探讨北赤道流分叉年际变化的影响机制，为深入理解海洋环流在西太平洋区域气候变化中的作用奠定基础。

本研究利用海洋-大气耦合模式研究了北赤道流分叉年际变化特征及其相关的海洋、大气变化和耦合响应过程。分析指出控制北赤道流分叉年际变化的海洋环流模态（，NMK模态），并通过分析与之相关的海洋大气变化过程，分析了它们的形成机制以及与El Niño-Southern Oscillation （ENSO）循环系统的关联。北赤道流分叉存在明显的2-4年和10年左右的年际变化，在El Niño期间位于较高纬度，而在La Niña期间位于较低纬度。北赤道流分叉年际变化与菲律宾以东海洋经向流速异常的首要EOF模态密切相关。其中，第一EOF模态，即NMK模态方差贡献率为51％，具有近4年的周期，反应了副热带和热带流涡的整体变化。该模态的主要特征是NMK流系增强，北赤道流分叉位于较低纬度。该模态与海洋、大气的回归与相关分析结果表明，北太平洋副热带流涡和热带流涡增强，大气环流异常呈相应的偶极子分布，暖池及赤道太平洋、黑潮海域增温多雨，棉兰老流及菲律宾海海域降温少雨。NMK模态滞后于ENSO循环2个季节左右，其形成、演变过程受ENSO影响显著。在ENSO形成和爆发过程中，通过遥相关作用，产生西太平洋大气环流异常，副热带海洋流涡发生相应变化，进而通过ENSO正反馈，热带海洋流涡发生变化，产生局地的海洋-大气动力热力偶极子现象，NEC分叉和局地气候发生相应变化。黑潮和棉兰老流的变化对其流经海域的温度、热含量产生影响，进而影响降雨。当ENSO事件衰退和转换时，通过赤道海域反向的正反馈，使得赤道西北太平洋的大气环流异常逐渐消亡，随之海洋环流偶极子崩溃，引起副热带和热带流涡的先后变化，进入NMK模态反位相。尽管NMK模态滞后ENSO循环2个季节，且具有密切的海气耦合响应关系，但仍具有一定的独立性。