热带太平洋盐度效应对ENSO事件发展及非对称性的影响

ENSO is of primary importance in the global climate system. Among the numerous atmosphere-ocean processes that directly affect the ENSO SST variability, salinity is clearly of great importance. Model studies suggest that salinity-induced barrier layer and its variations could modify the surface layer of tropical Pacific and ENSO events, through modifying oceanic stratification and inhibiting heat transfers between the mixed layer and thermocline, which enhance the air-sea coupled response. However, limited by salinity observations, how it affects ENSO events is not well demonstrated in previous studies, and its roles in ENSO asymmetry are even largely unexplored. Aiming to answer the above questions, this program will examine how the barrier layer effect influences El Niño development and then clarify the role of salinity in affecting ENSO asymmetry, by using continuously updated observational data, reanalysis and model experiments. This program will be conducive to better understanding of the ENSO dynamics and improvement of ENSO predictions, and hence is of much scientific significance.

ENSO对全球气候系统具有非常重要影响。在一系列调控ENSO海表温度变化的海气过程中，盐度扮演了重要角色。模式结果表明，由盐度效应产生的障碍层及其变异可以通过影响海洋层结和引起热障效应，对热带太平洋上层海洋和ENSO产生重要的调制作用。然而由于盐度观测有限，盐度过程通过热障效应影响ENSO的具体过程目前仍不清楚，盐度是否及如何对ENSO非对称性产生影响更是缺乏研究。针对以上科学问题，本项目拟基于持续更新的观测资料以及再分析和模式资料，阐明热障效应影响El Niño事件发展的具体过程，进而揭示盐度效应在ENSO非对称性中的影响。本项目的实施，将有助于ENSO动力学理论的完善和ENSO预报水平的进一步提高，具有重要的科学意义。

厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）对全球气候系统具有重要影响，其冷暖位相间的非对称性等复杂性特征及机理，是物理海洋和气候学领域的热点研究方向。海洋盐度是影响ENSO循环的一个独具特色的因子，可以通过海洋层结和热障效应促进ENSO事件的发展。本研究从海洋盐度的新视角，揭示了其对ENSO非对称性的响应和影响。（1）基于Argo浮标、盐度卫星观测和模式资料，发现热带太平洋的海表盐度异常在ENSO冷暖事件中有着显著不同的纬向分布特征，具体表现为在厄尔尼诺中盐度负异常最大值出现在赤道中太平洋，而在拉尼娜中盐度正异常最大值位于赤道西太平洋，两者差异形成了偶极子分布。这样的海表盐度结构通过改变海洋密度层结，产生了障碍层的偶极子特征，这表明盐度不同的纬向结构将可能对ENSO海温非对称性产生重要影响。（2）基于海洋模式进行敏感性实验发现，ENSO强度对盐度异常出现的纬向位置十分敏感。当盐度异常出现在赤道中太平洋170°W附近时，引起的ENSO变率最显著（增强ENSO变率高达25%）。基于温度收支分析发现，盐度引起海温变化主要是通过增强了混合层底的垂向夹卷和混合作用来完成的。当盐度异常出现在中太平洋时，垂向夹卷和混合作用最强烈，因而对海表温度的影响最大。那么，相比于拉尼娜出现在西太平洋的盐度异常，出现在中太平洋的盐度异常更大程度地促进了厄尔尼诺事件的发展。因此，盐度异常在ENSO冷暖位相中不同的纬向结构，加强了ENSO非对称性。该研究有助于丰富和加强对ENSO非对称等复杂性特征的理解，对完善ENSO动力学理论和进一步提高ENSO预报水平具有重要意义。相关研究成果在Geophysical Research Letters、Science Advances等SCI期刊上发表文章7篇，完成了项目预期研究目标。