近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）/ 全球海洋和气候研究中心(GOCRC)王春在研究员团队研究了太平洋经向模态（PMM）的位相非对称性及其对厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的影响。研究成果以博士后范汉杰为第一作者、王春在研究员为通讯作者、中山大学杨崧教授为合作作者发表在国际期刊Geophysical Research Letters上。
PMM是太平洋最为强盛的热带外海洋-大气模态之一，与发生在热带的ENSO之间存在密切的相互作用。PMM活动能够引起赤道的纬向风异常，配合热带的海洋-大气耦合能够推动同位相的ENSO事件发生；而ENSO相关的赤道中太平洋海温异常则能够通过激发热带外的大气波动从而激发/维持同位相的PMM事件。PMM事件除了由热带海温激发以外，还可能由热带外的随机大气活动（如北太平洋涛动NPO等）引起；因此PMM可以根据其发生原因分为继发型（由热带海温激发）和偶发型（由热带外随机大气活动激发）两类事件。这样的两类事件分别对ENSO事件起到了“维持”和“触发”的作用，即分别有助于持续型（连续多年的）和片段型（由中立爆发的）ENSO事件的发生，从而加强了ENSO转换复杂性。那么，两类PMM事件是否有不同的特征，并对ENSO事件转换造成影响呢？
针对以上问题，本研究采用再分析资料和CESM耦合模式模拟数据对两类PMM事件进行了对比分析，发现两类事件强度的位相非对称性呈相反特征（图1）。继发型PMM事件通常在负位相比较强（非对称性为负）；而偶发型PMM事件则是在正位相可能发展为更大的强度（非对称性为正）。进一步诊断表明，继发型事件的负非对称性是由其触发因子（赤道中太海温）的负非对称性造成的；而偶发型事件的触发因子（中纬度随机大气活动）基本对称，但由于PMM在正位相的增长效率更高而表现出正非对称特征。
图1. 继发型（左列）和偶发型（右列）PMM事件强度的位相非对称性。
第一行为观测结果，第二行为CESM控制试验结果。散点图横坐标为冬季热带中太平洋海温指数，纵坐标为次年春季的副热带东北太平洋海温指数，黑色散点为所有事件，红（蓝）色散点是正（负）事件合成，红（蓝）色数字为正（负）事件个数。柱状图为正负事件的概率分布图。
基于以上结果，本研究进一步指出两类PMM事件除了分别助推“持续型”和“片段型”ENSO事件发生以外，还由于其相反的非对称性造成ENSO正负事件（厄尔尼诺/拉尼娜）在转换上表现出差异。继发型PMM事件的负非对称性有助于更多的“持续型”拉尼娜事件发生，而偶发型PMM事件的正非对称性则有助于更多的“片段型”厄尔尼诺事件发生（图2）。
图2. PMM位相非对称性对ENSO转换复杂性及其正负差异的贡献。
（a）“持续型”，“转换型”和“片段型”厄尔尼诺/拉尼娜事件个数。（b）正偶发型PMM事件和“片段型”厄尔尼诺事件的个数和重叠情况。（c）负继发型PMM事件和“持续型”拉尼娜事件的个数和重叠情况。
本研究强调了热带-热带外相互作用的重要性，因此需要跳出赤道从更大的研究视角理解太平洋的海洋-大气相互作用和ENSO的机制与预测。研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金青年项目等共同资助。
相关论文信息：Fan, H., C. Wang*, & S. Yang, 2023: Asymmetry between positive and negative phases of the Pacific Meridional Mode: a contributor to ENSO transition complexity. Geophys. Res. Lett., 50, e2023GL104000.
文章链接：http://dx.doi.org/10.1029/2023GL104000
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