近日，中國科學院海洋研究所海洋中小尺度動力學研究組聯(lián)合南京信息工程大學和河海大學，在Nature Communications上發(fā)表最新研究成果，首次提出由降雨減少所驅(qū)動的海洋鹽度反饋過程是維持持續(xù)兩年以上的多年拉尼娜事件的一個關鍵物理機制。這一發(fā)現(xiàn)為理解與改進厄爾尼諾—南方濤動（ENSO）預測提供了新的視角。
拉尼娜現(xiàn)象是指熱帶太平洋中東部海表溫度持續(xù)異常偏冷的氣候事件，而持續(xù)時間超過兩年的“多年拉尼娜”，往往對全球氣候產(chǎn)生更為深遠且持久的影響。近年來，這類多年拉尼娜事件發(fā)生頻率明顯上升，而且氣候模型預測其在本世紀末可能進一步增多，然而，其能夠持續(xù)維持的關鍵機制此前尚未完全明晰。
降水減少引起的鹽度反饋對多年拉尼娜事件的維持作用（背景圖是2020-2023年三連拉尼娜期間冬季海表面溫度異常）
研究團隊基于歷史觀測資料，并結(jié)合兩套不同物理架構(gòu)的海洋環(huán)流模式（Gent–Cane與ROMS）開展模擬實驗，系統(tǒng)揭示了多年拉尼娜期間降雨減少如何通過影響海水鹽度，進而維持冷事件的發(fā)展。降水的持續(xù)減少導致鹽度持續(xù)增加，進而通過“雙階段響應”機制增強海表冷卻效應：在快速響應階段（約2–3個月），鹽度增加導致混合層加深，并激發(fā)赤道開爾文波向東傳播，促使東太平洋海表溫度下降；在緩慢響應階段，持續(xù)的鹽度異常削弱上層海洋的層結(jié)穩(wěn)定性，增強垂向混合與大尺度環(huán)流調(diào)整，從而在整個熱帶太平洋范圍內(nèi)實現(xiàn)長期冷卻。定量分析表明，降雨減少可使多年拉尼娜的強度在第一年增強14%，第二年進一步增強32%，從而顯著提高多年拉尼娜事件的持續(xù)強度。
該研究突破了以往對海洋—大氣相互作用的認識，首次闡明降雨—鹽度反饋在年際尺度上的累積效應，對多年拉尼娜事件具有關鍵調(diào)控作用。成果不僅為改進ENSO預測模型提供了關鍵物理依據(jù)，也將深化對全球變暖背景下極端氣候事件演變規(guī)律的理解，為防范相關氣候風險提供科學支撐。
論文第一作者兼通訊作者為中國科學院海洋研究所田豐副研究員，共同通訊作者為南京信息工程大學張榮華教授與海洋研究所劉傳玉研究員，合作者還包括河海大學官聰教授。研究獲得國家自然科學基金等項目資助。
