近日，中国海洋大学海洋与大气学院万修全教授团队联合美国、日本等国外学者，在热带跨海盆海-气相互作用研究领域取得重要进展，在国际上首次揭示了海洋性大陆这一地形复杂区域在热带大西洋-太平洋海盆间海-气相互作用中所起的关键性作用。国际权威学术期刊Nature Communications（《自然·通讯》）6月7日在线发表了题为“Role of the Maritime Continent in the remote influence of Atlantic Niño on the Pacific” （《海洋性大陆在大西洋尼诺对太平洋远程影响中的作用》）的上述最新研究成果。
厄尔尼诺-南方涛动（El Niño-Southern Oscillation, ENSO）是全球范围内季节至年代际气候变异的显著信号。发生在热带大西洋的大西洋尼诺（Niño）现象不仅能影响大西洋气候变异及其周边国家异常降雨，还能通过“大气桥”跨海盆影响太平洋，导致随后冬季ENSO事件的出现。因此，系统认识该“大气桥”建立的物理机制是理解热带跨海盆相互作用的关键。
该成果基于观测数据与通用地球系统模式（CESM）模拟开展分析，明确了大西洋尼诺产生海温热力强迫激发大气开尔文波是大西洋尼诺影响ENSO的主要路径。通过对海洋性大陆地形以及陆面动量摩擦效应的数值模式敏感性试验，揭示了两者能够调控大气开尔文波响应，进而影响ENSO演变（图1）。大气开尔文波响应与海洋性大陆地形相互作用通过产生异常降水引发海洋性大陆-西太平洋区域局地异常沃克环流建立，进一步通过Bjerknes正反馈机制快速建立。另一方面，大气开尔文波响应能量在海洋性大陆区域受到陆面动量摩擦因素影响而极大耗散，进而限制了太平洋ENSO响应的发展位置以及强度（图2）。
该研究成果弥补了前人工作中对大西洋尼诺-ENSO海盆间相互作用机制建立过程解释中的重要缺失，为跨热带海盆海-气相互作用物理机制理论框架的建立提供了强有力的科学支撑，从非局地影响因子角度为提升ENSO可预报性提供了重要科学依据；强调了海洋性大陆地形的真实刻化对跨海盆海-气相互作用模拟的重要性，为改进气候耦合模式对ENSO的模拟偏差提供了重要指导意义。研究成果由海洋与大气学院在读博士研究生刘思颖为第一作者，万修全教授与国外合作者担任共同通讯作者，研究得到国家自然科学基金、国家留学基金委公派联培项目和中国海洋大学博士研究生成果培育项目等联合资助。
文章链接： https://www.nature.com/articles/s41467-023-39036-w
图1. 模式模拟热带海盆对大西洋尼诺的响应。(a,b,c)控制试验中北半球春季至秋季海表面温度及表面风场响应。(d,e,f)海洋性大陆地形抹平试验与控制试验的响应差异。(g,h,i)海洋性大陆陆面无动量摩擦试验与地形抹平试验的响应差异。
图2. 大西洋尼诺-ESNO海盆间海-气相互作用物理机制示意图。