《地质时期ENSO事件研究取得重要进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: 熊萍
  • 发布时间:2024-12-24
  • 中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室施祺研究员团队联合美国路易斯安那州立大学、广东海洋大学以及广西大学等单位,开展了南海珊瑚记录的不同地质时期强ENSO事件研究。相关研究成果发表在国际期刊Global and Planetary Change上,中国科学院南海海洋研究所博士陶士臣为论文第一作者、副研究员严宏强和研究员施祺为论文通讯作者。

    具有2?8年周期的厄尔尼诺?南方涛动(ENSO)事件是对全球生态系统、水资源以及农业和海洋渔业生产等最具影响的年际气候事件,中等及以上强度的ENSO事件(<-1℃或>1℃;以下称为强ENSO事件或ENSO事件)对我国东部季风区的影响尤为明显。然而,受限于较短的器测记录,当前研究对该类强ENSO事件及其与气候环境关系的理解依然有限。生长于热带海洋中的大型滨珊瑚,因具有可开展高精度U-Th测年、取样分辨率高(周?年)、生长时间长(100?300年)以及对气候环境变化响应敏感等特点,成为研究高分辨率气候环境变化的理想材料。

    研究团队通过分析我国南海黄岩岛和西沙群岛的滨珊瑚骨骼氧同位素和生长率等记录,定量重建了不同时期ENSO事件。结果显示,在冰期(282 ka),相对温暖时期(1376?1500 CE),小冰期(1520?1676 CE)以及现代暖期(1937?2015 CE)等时段,均存在强ENSO事件,但在相对温暖时期似乎更为活跃,同时发现在相对温暖的1376?1450 CE阶段,也存在类似于1997年的超强厄尔尼诺事件。随着全球持续变暖,未来强ENSO事件的活动趋势值得关注。另外也发现,在季节性到百年际时间尺度上,影响珊瑚氧同位素变化的主导因素有所不同。

    上述研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发、广东省基金以及广西大学基金等支持。

    相关论文信息:

    Tao,Shichen.,Liu,Kambiu,Yan,Hongqiang*,Meng,Min,Yu,Kefu,Shi,Qi,Zhang,Huiling,2024a. The history of the El Ni?o–Southern Oscillation and sea surface salinity during 1376–1500?CE reconstructed by Porites coral δ18O from Huangyan Island,South China Sea. Global and Planetary Change 243,104622. ??https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104622

    Tao,Shichen,Liu,Kambiu,Yan,Hongqiang*,Meng,Min,Zhang,Huiling,Wu,Yi,Yu,Kefu,Shi,Qi*,2024b. SST and ENSO activity 282,000?years ago reconstructed from Porites coral in the South China Sea. Global and Planetary Change 237,104455. ??https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104455

  • 原文来源:https://scsio.cas.cn/news/kydt/202412/t20241219_7504374.html
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  • 《中国科学院海洋研究所在盐度影响ENSO非对称性方面取得重要进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2022-02-23
    • 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)对全球气候系统具有非常重要的影响,其冷暖位相非对称性等复杂性特征和机理,是物理海洋和气候学领域的热点研究方向。经过几十年的研究,人们从大气-海洋动力学角度基本建立了ENSO的理论框架。然而,近年来却发现气候模式对ENSO的预测能力并未随时间持续提高,其中一个重要原因是对ENSO复杂性的理解和认识仍有不足。海洋盐度是影响ENSO循环的一个独具特色的因子,可以通过影响海洋层结和热障效应促进ENSO事件的发展,然其在ENSO非对称性中的作用仍不清楚。 中国科学院海洋研究所王凡研究团队围绕盐度与ENSO非对称性动力学机制方面开展系列研究,并首次从海洋盐度的新视角,揭示了其对ENSO非对称性的贡献,丰富和加深了对ENSO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,相关研究成果相继在国际学术期刊Geophysical Research Letters发表。 前人研究表明,海表温度(SST)异常在厄尔尼诺中偏东而在拉尼娜中偏西,在赤道附近形成中东太平洋的海温正偏态和西太平洋的海温负偏态,这被称为ENSO海温非对称性。盐度对ENSO非对称性有何响应呢?基于Argo浮标、盐度卫星观测和模式资料,发现热带太平洋海表盐度异常在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(CEP),而在拉尼娜中盐度正异常最大值位于赤道西太平洋(WEP),两者差异形成了偶极子分布。这样的海表盐度结构可以通过改变海洋密度层结、产生障碍层的偶极子特征,预示着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,为理解ENSO海温非对称性的形成机制提供了重要启示。 王凡研究团队深入研究了海表盐度的纬向结构对ENSO海温非对称性的影响。通过系列敏感性数值实验发现,ENSO变率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变率达25%),且ENSO变率强度随着盐度异常出现的位置向东、西太平洋方向递减。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。以厄尔尼诺为例,降水增多引起海表盐度降低,混合层变薄,混合层底的垂向温度梯度减小,减弱次表层冷水的垂向夹卷和混合作用,导致海表温度增暖而加强了厄尔尼诺事件。在拉尼娜中反之亦然。而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。相比于拉尼娜期间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。结果表明,盐度异常在ENSO冷暖位相中不同的纬向结构,是ENSO非对称性的重要形成机制。 研究团队由中国科学院海洋研究所官聪副研究员、王凡研究员、田丰博士、胡石建研究员、张荣华研究员及美国海洋大气局Michael J. McPhaden教授等组成。研究得到了国家自然科学基金青年基金、重点基金和面上基金等项目支持。相关成果及链接如下: 1. Guan, C.#, Tian, F. #, McPhaden, M. J., Wang, F.*, Hu, S., & Zhang, R.-H. (2022). Zonal structure of tropical Pacific surface salinity anomalies affects ENSO intensity and asymmetry. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL096197. https://doi.org/10.1029/2021GL096197 2. Guan, C., Hu, S., McPhaden, M. J., Wang, F.*, Gao, S., & Hou, Y. (2019). Dipole structure of mixed layer salinity in response to El Nino‐La Nina asymmetry in the tropical Pacific. Geophysical Research Letters, 46, 12,165-12,172. https://doi.org/10.1029/2019GL084817
  • 《海洋所在ENSO非对称性动力学机制方面取得重要进展》

    • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
    • 编译者:cancan
    • 发布时间:2019-03-24
    • 近日,中国科学院海洋研究所王凡研究组在厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的非对称性动力学机制方面取得重要进展,首次定量阐明了形成ENSO非对称性的各海洋动力学反馈过程,相关研究成果在《Geophysical Research Letters》杂志在线发表。    ENSO是热带太平洋不规则周期性发生的气候变化,是全球气候系统中最为显著的年际变化信号,对我国乃至全球的气候都有着重要的影响。对ENSO循环动力学机制的认识是理解和预测ENSO事件的理论基础。ENSO循环本身既存在年代际的低频变化,其冷位相拉尼娜事件和暖位相厄尔尼诺事件之间也存在显著的非对称性,但对ENSO低频变化和非对称性的动力学机制仍缺乏定量的深入认识。   王凡课题组的官聪博士与合作者——美国国家海洋大气管理局太平洋海洋环境实验室(NOAA/PMEL)的Michael J. McPhaden教授开展合作,构建了完整的温度方差収支方程。该方法较传统的温度收支方程相比,可以明确表示单个海气动力过程是正反馈还是负反馈作用并便于对其贡献进行定量评估。他们将这一新方法首次引入到ENSO动力学研究中,率先定量诊断了各海洋反馈过程在ENSO低频变化中的作用,揭示了在21世纪初期ENSO温度异常中心从赤道东太平洋向赤道中太平洋发生纬向跃迁的物理机制(Guan and McPhaden, 2016)。     课题组进一步深入研究了各海洋动力学反馈过程在ENSO非对称性形成中的定量作用。研究人员基于温度方差收支方程,深入分析了赤道中东太平洋温度异常幅度的非对称性和ENSO冷暖位相的持续时间的非对称性。研究发现,厄尔尼诺期间东太平洋具有更强的正反馈过程,导致厄尔尼诺具有比拉尼娜更大的温度异常振幅;而在中太平洋,拉尼娜事件由于在发展期具有较强的温跃层正反馈和较弱的非线性阻尼效应,因而具有更快的温度异常增长率。同时发现,在厄尔尼诺衰退期温跃层反馈由正反馈转变为负反馈过程,使得厄尔尼诺较拉尼娜更快消亡,从而导致ENSO冷暖位相持续时间的非对称性,而温跃层反馈过程在ENSO事件衰退期的不同体现了充放电机制的非对称性。研究成果将显著提高对ENSO动力学机制的认识,为进一步提高ENSO预测水平提供有力的理论依据。      官聪博士、王凡研究员、胡石建博士及Michael J. McPhaden教授共同合作完成该项研究。研究得到了国家自然科学基金青年基金、国家留学基金和中国博士后科学基金等项目的支持。 相关成果及链接如下:   1.Guan, C., McPhaden, M. J., Wang, F., & Hu, S. (2019). Quantifying the role of oceanic feedbacks on ENSO asymmetry. Geophysical Research Letters, 46. https://doi.org/10.1029/2018GL081332      2. Guan, C., & McPhaden M. J. (2016) Ocean Processes Affecting the Twenty-First-Century Shift in ENSO SST Variability. Journal of Climate, 29, 6861-6879. https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JCLI-D-15-0870.1.