北极涛动对厄尔尼诺-南方涛动影响的年代际变化及其机理研究

The El Niño-Southern Oscillation (ENSO) is the strongest signal in the tropics on the interannual time scale. It can exert substantial influences on the climate over many parts of the globe. Hence, understanding of the factors for the occurrence of ENSO events has always been a hot topic. Recent studies found that spring Arctic Oscillation (AO) can exert pronounced influences on the occurrence of ENSO in the following winter. Previous studies regarding the influence of AO on ENSO focus on the interannual time scale. It has been found that ENSO features experienced significant interdecadal changes in the past. Specifically, the frequency and amplitude of the ENSO experienced a significant interdecadal change around the late-1970s and the occurrence frequency of the central Pacific type ENSO significantly increased after the late-1990s. However, it is still unclear about the interdecadal change in the influence of spring AO on the following winter ENSO and its mechanisms. Therefore, in this project, we plan to investigate the interdecadal change in the influence of spring AO on subsequent ENSO through statistical analysis and dynamic diagnosis, mainly focusing on two scientific questions: (1) examine how many interdecadal changes happened in the influence of spring AO on ENSO, and analyze the mechanism in different change points; (2) investigate the contribution of spring AO to the increase of the central Pacific type ENSO after the late-1990s, and analyze the influence of AO on different types of ENSO. The results obtained in this project have important scientific value to help improve the prediction of ENSO and short-term climate.

厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是热带地区最强的年际变化信号，它常造成全球大范围的气候异常。因此有关ENSO发生的研究一直是一个热点问题。最新研究表明春季北极涛动（AO）对后期冬季ENSO的发生有显著的影响。以往关于AO影响ENSO发生的研究都集中在年际尺度。已有研究表明ENSO存在显著的年代际变化，尤其是1970年代中后期ENSO周期振幅的改变和1990年代末以后中太平洋型ENSO发生频率增加。但目前尚不清楚AO影响ENSO的年代际变化特征，也不清楚其年代际变化的成因。本项目拟借助统计分析和动力诊断研究春季AO影响ENSO发生的年代际变化。重点研究：（1）存在几次年代际转变，分析不同年代际转变的特征和物理机制的异同；（2）春季AO对1990年代末以后中太平洋型ENSO发生频率增加的影响，分析AO对不同类型ENSO影响物理过程的差异。该研究对提高ENSO和短期气候预测水平具有重要的科学价值。

ENSO是热带地区最强的海气耦合系统，它的发生对全球大范围地区的气候存在显著影响。因此，关于ENSO的研究具有重要的科学意义。本项目围绕北极涛动（AO）对ENSO影响的年代际变化及其机理开展了系列创新性研究。揭示出春季AO对后期冬季ENSO的影响以及秋季AO对次年夏季热带中东太平洋海温的影响在20世纪70年代显著增强，这主要与北太平洋风暴轴的年代际增强有关。20世纪70年代后，北太平洋中纬度地区风暴轴强度的增强引起天气尺度波对平均流的反馈作用增强，因此AO能更容易通过波-流相互作用在副热带北太平洋激发出显著的异常气旋。该异常气旋南侧的异常西风进而通过东传的赤道暖开尔文波影响赤道中东太平洋海温及ENSO事件；另外，我们还发现春季AO对冬季ENSO的影响在20世纪90年代中期后减弱，这主要与春季AO北太平洋活动中心的减弱有关。揭示出北大西洋海温多年代际振荡可通过大气遥相关过程影响北太平洋风暴轴气候态以及AO的太平洋中心强度，进而调制AO与ENSO的联系；揭示出秋季和春季AO对冬季ENSO的综合影响过程及机制；另外，还揭示出春季AO对不同类型厄尔尼诺事件影响物理过程的差异及机理。该项目成果对进一步改进ENSO事件发生的预测有重要的指导意义。