中高层大气对厄尔尼诺南方涛动（ENSO）的响应

El Niño-Southern Oscillation (ENSO) is a coupled ocean-atmosphere phenomenon related to the sea surface temperature variations in the tropical east-central Pacific Ocean. It not only dominates the inter-annual variability of the tropics and subtropics troposphere, but also significantly affects global middle and upper atmosphere variability. Previous observations and model simulations have suggested significant Northern Hemisphere (NH) middle atmosphere temperature anomalies during El Niño events in NH winter. However, there are still some unknowns, e.g. the South Hemisphere (SH) summer middle atmosphere responses to ENSO, the modulation of SH summer polar mesospheric cloud (PMC) by ENSO, as well as the NH and SH inter-hemispheric coupling. Focusing on these scientific unknowns, this project will use the long-term datasets observed by ground-based and space-borne instruments, and simulated by an advanced climate model, to study the responses of stratosphere, mesosphere, and lower thermosphere (20-120 km) temperature, wind, gravity waves, and trace gases to ENSO, the NH and SH inter-hemispheric coupling of middle and upper atmosphere during ENSO events.

厄尔尼诺南方涛动（ENSO）是一种海气耦合现象，主要是由于热带中东部太平洋海水的表面温度变化而引起的。ENSO不仅能够强烈地影响热带对流层的年际变化，也能影响到全球中高层大气的变化。先前的观测和模式模拟的结果显示，ENSO期间北半球冬季平流层和中间层大气温度发生了显著的异常变化。然而南半球夏季中高层大气对ENSO的响应，ENSO对南半球夏季极区中间层云（PMC）的调制、以及中高层大气南北半球的耦合机理等尚未被研究和探讨过。本项目将针对这些前沿科学问题，利用地基和星载仪器长期连续观测的中高层大气数据，结合全球大气气候模式的模拟结果，对平流层、中间层、和低热层（20-120km）范围内的中高层大气温度、风场及大气重力波、以及大气微量成分等对ENSO的响应，ENSO期间中高层大气各大气圈层及南北半球的耦合机理等进行深入的研究。

热带深对流的Madden-Julian振荡（MJO）和与海洋表面温度异常有关的厄尔尼诺南方涛动（ENSO）均是海洋和大气的耦合现象，它的周期一般分别为30-90天（季节内变化）和3-5年（年际变化）。MJO和ENSO不仅能够强烈地影响热带对流层的变化和极端天气的变化，也能显著影响到全球中高层大气环流的变化。但过去由于缺乏全球长期观测数据和高精度模式模拟，MJO和ENSO期间中高层大气的耦合机理存在很大争议。本项目针对目前中高层大气与低层大气耦合中的重要科学问题，利用卫星和地基仪器（激光雷达和全天空成像仪等）长期观测的中高层大气温度和风场数据，并结合全球大气环流模式及再分析数据，研究了中高层大气对低层大气热带MJO和ENSO的响应机制；中高层大气重力波的季节和年纪变化特征及激光雷达对大气重力波的观测；火星沙尘暴期间大气潮汐波的特征及水汽的快速经向输运。本项目研究已达到了预期的研究目标，获得了一系列原创性的研究成果。在国际权威SCI刊物上（包括Nature Communications, GRL，ACP, JC，和JGR等）已发表了10篇学术论文，其中8篇第一标注。