中部型El Niño海温异常的赤道非对称成因研究

The sea surface temperature anomalies (SSTA) show an equatorially asymmetric pattern in the Central-Pacific (CP) El Niño, presenting a warm center located in the equatorial central Pacific and the cold center over the tropical eastern (western) Pacific situated in the southern (northern) hemisphere. The equatorially asymmetric structure of SSTA may lead to the contrary influence of CP El Niño on East Asian climate from that of EP El Niño, and the CP El Niño may be considered as an important climate predictor in China. However, the formation mechanism for the equatorially asymmetric SSTA of the CP El Niño remains unclear. This project will focus on the key issue that the SSTA of the three dominant sea areas of CP El Niño exhibit significant equatorial asymmetry. Using the observed/assimilated oceanic and atmospheric datasets and the outputs of the CMIP5 climate models, the spatio-temporal distribution characteristics and the interaction of anomalous atmospheric and oceanic signals in the three dominant sea areas of tropical Pacific during the evolution of CP El Niño will be investigated through the statistical analysis and dynamical diagnosis. The factors determining the equatorially asymmetric structure of SSTA in the CP El Niño will be identified, and their corresponding physical mechanism will be revealed. Therefore, the results will contribute to the prediction of CP El Niño, and provide a new scientific basis for climate prediction in China.

中部型El Niño纬向海温异常存在显著的赤道非对称特征，表现为暖海温异常中心位于赤道中太平洋，而热带东（西）太平洋冷异常中心偏向南（北）半球。这种海温非对称结构导致中部型El Niño对东亚气候的影响与东部型El Niño的影响完全相反，其对预测我国气候异常具有重要指示意义。然而，目前中部型El Niño纬向海温赤道非对称的成因尚未明了。本项目围绕中部型El Niño过程中关键海域（热带东、中、西太平洋）海温的赤道非对称性这一核心问题，基于观测资料、同化资料和CMIP5气候模式模拟结果，通过资料分析和动力诊断等手段，系统分析热带太平洋各个关键海域海洋大气异常在中部型El Niño演变过程中的时空配置和相互作用，揭示中部型El Niño赤道非对称海温结构形成的决定性因子及其物理机制。研究结果将有助于提高中部型El Niño的预测水平，为我国气候预测提供科学参考依据。

中部型和东部型El Niño是热带太平洋两种相对独立的海气耦合模态，而中部型El Niño的海温分布型态、形成机制和气候影响均不同于传统东部型El Niño。因此开展中部型El Niño海气耦合空间结构和形成机制的研究对我国短期气候预测具有重要的科学意义。.本项目以El Niño的海气耦合特征为出发点，从两类El Niño形成演变机制、El Niño多样性及其热带降水对全球变暖的响应、ENSO对中国的气候效应三个方面重点阐明两类El Niño海气配置差异的决定性因子及物理机制，为两类El Niño事件的预报和预测提供科学参考依据。主要结果如下：.（1）从赤道太平洋温跃层波动的角度重新认识两类El Niño海气耦合的演变机制，揭示中部型El Niño仍然遵循传统东部型ENSO充放热理论。海气相互作用主导中部型El Niño的触发和发展期，而温跃层反馈主要在其成熟期占主导地位;.（2）提出了两类El Niño在全球变暖背景下发生频率并无明显变化的新观点，并阐述两类El Niño的强度及其相关联的热带降水对全球变暖的响应机制：除了气候态热带水循环的作用，大气环流异常亦对全球变暖背景下的ENSO降水响应有着重要作用;.（3）揭示中国秋季降水对热带太平洋ENSO和印度洋IOD的协同变化存在空间和强度上的非对称性响应机制，并强调1990s初期之后ENSO事件成为调控南海夏季风爆发早晚的主要原因。.本项目研究工作使我们重新认识两种不同类型的El Niño事件，扩充和完善了中部型El Niño的形成和演变机制，归纳出一些潜在的预报因子，为中部型El Niño及其对我国气候的影响预测提供新的思路和新线索。