大西洋“电容器”效应影响太平洋准两年周期变化的过程与机理研究

The El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and the variability in the western North Pacific subtropical high (WPSH) have major impacts on the climate variations in our country. The triggering mechanism for the quasi-biennial variability in the ENSO and WPSH has not been fully understood. Most previous studies have emphasized processes within the tropical Pacific or Indian Oceans for the generation of the quasi-biennial variability in ENSO, pointing the pacemaker to be mainly lied within the Indo-Pacific Oceans. In our recent study, we proposed an Atlantic capacitor effect mechanism to suggest that the Atlantic is a key pacemaker of the biennial variability in the Pacific including that in ENSO and WPSH during recent decades. Our mechanism is very different from previous prevailing ideas that have emphasized the Indo-Pacific Oceans as the pacemaker for the biennial variability in ENSO. These results from our recent study have been accepted for publication in Nature Communications. This project will extend and deepen our recent studies in Nature Communications. This project is designed to improve and perfect the new concept of the Atlantic capacitor effect. Data analysis, dynamic diagnosis and numerical modeling will be carried out to reveal the dynamic process and physical mechanism for the Atlantic capacitor effect to influence the biennial variability in the ENSO and WPSH. The influences of the Atlantic capacitor effect and the Indian Ocean capacitor effect will also be compared in the roles in modulating the biennial variability in the Pacific in different decades. The results from this project will provide new scientific evidences for predicting the regional climate in the Pacific.

厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和西北太平洋副热带高压（简称为西太副高）对我国气候具有重要的影响。关于ENSO和西太副高准两年周期变化的产生原因，我们还没有完全认识清楚。以往的研究认为ENSO准两年周期变化的产生与太平洋局地过程或者与印度洋的影响有关，项目申请人在前期的研究中提出太平洋-大西洋相互作用可以产生ENSO和西太副高准两年周期变化的新观点，并将其凝练归纳成大西洋“电容器”效应，相关研究结果已经被Nature子刊Nature Communications接收待刊。本项目是申请人对前期研究工作的继续与深化，继续完善大西洋“电容器”效应的概念，揭示大西洋“电容器”效应影响太平洋准两年周期变化的物理过程和动力机制，阐明大西洋“电容器”效应和印度洋“电容器”效应在影响太平洋准两年周期变化方面的差异和在不同年代所起作用的相对贡献大小，为提高太平洋区域气候的预报能力提供新的理论依据和预报思路。

厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）和太平洋副热带高压的准两年周期变化在20世纪90年代以后出现显著的增强，但是这种增强产生的原因在之前还没有完全被认识和理解清楚。我们在项目中围绕“大西洋‘电容器’效应影响太平洋准两年周期变化的过程与机理”这一主题开展研究，提出了大西洋“电容器”效应在最近年代的增强能够引起太平洋准两年周期变化加强的新观点。开展了热带太平洋与大西洋之间跨洋盆相互作用研究，提出了包含热带太平洋—大西洋相互作用的大西洋“电容器”效应的概念，揭示出大西洋“电容器”效应影响太平洋准两年周期变化的动力机制。通过统计分析和数值模拟试验证明，大西洋“电容器”效应机制是引起ENSO和太平洋副热带高压准两年周期变化的重要驱动因素。在这一机制过程中，“充电”过程（ENSO通过“大气桥”机制影响热带北大西洋海域的海表面温度（SST））和“放电”过程（热带北大西洋SST通过副热带遥相关机制对接下来的ENSO事件产生反馈影响）交替发生，可以激发出太平洋有规律的准两年周期的变化。在90年代初期之后，由于大西洋多年代际振荡的正位相和全球变暖趋势的影响可以产生大西洋海温的增暖，更暖的大西洋可以提供更有利于大西洋“电容器”效应发生的背景环境，在增强的大西洋“电容器”效应的影响下可以引起太平洋（包括ENSO和太平洋副热带高压）更强的准两年周期的变化。项目比较系统地研究了热带大西洋海温影响在最近年代的增强所引起的一系列太平洋气候变异过程（包括西北太平洋季风、台风、副热带高压、ENSO等）。研究中提出的春季热带北大西洋SST异常可以被应用为一个预报因子，对接下来季节的太平洋气候演变进行预测。项目的研究结果突显了热带太平洋—大西洋相互作用在最近年代气候变异动力过程中的重要性。研究结果增强了我们对最近年代气候变异过程和机理的认识，能够为提高太平洋区域气候的预报能力提供新的理论依据和预报思路，在理解气候变异过程和海洋气象灾害防灾减灾方面具有科学价值和现实意义。