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中国海洋大学在热带气旋活动增强厄尔尼诺研究方面取得重要进展

发布时间:2019-09-09 19:24   作者: admin

  本站讯 2019年8月22日,国际著名期刊《自然▪通讯》(Nature Communications)在线发表了题为《热带气旋活动增强厄尔尼诺》(Tropical cyclones act to intensify El Niño)的最新研究成果,该成果由中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室(以下简称实验室)/海洋高等研究院(以下简称高研院)李建平教授(通讯作者)领衔的气候动力学科研团队合作完成。

  热带气旋是地球上最具危害性、破坏性的自然灾害之一,对经济社会以及人类生命财产安全影响巨大。西北太平洋(以下简称西太)是全球热带气旋生成频次最多的区域,占全球的近1/3,该海区热带气旋(中心持续风速达到12级的称为台风)活动备受学者关注。大量研究表明,厄尔尼诺-南方涛动(k8凯发体育ENSO)作为气候系统中最强的年际变化信号,对西太热带气旋的生成位置、生命周期、强度以及移动路径有重要作用。然而,至今鲜有研究涉及西太热带气旋对ENSO事件强度的年际作用。

  科研团队发现西太热带气旋的累积能量(ACE)可显著影响三个月后的ENSO强度,尤其是7~9月期间的西太热带气旋。前者通过大气、海洋过程两条途径影响后者:西太热带气旋通过加强其南侧对流层低层异常西风和增强西太平洋地区异常类哈德莱环流,减弱热带太平洋沃克环流;同时,其作用可使赤道西太平洋海域温跃层变浅,暖性开尔文波东传,暖水东输,赤道东太平洋温跃层加深。在这两个过程的协同作用下,西太热带气旋累积能量越强,三个月后厄尔尼诺(拉尼娜)强度越强(越弱);反之亦然。该调节作用受季节内振荡影响较小。进一步,基于前期热带气旋累积能量作用于Niño 3.4区海表温度(N3.4)的物理过程,建立了一个预测ENSO强度的经验统计模型(ACE+N3.4模型)。后报试验表明,无论是相较于海温自持续性模型,还是目前现有的ENSO动力、统计模型,该ACE+N3.4模型均表现出对ENSO强度预测的明显优势,尤其是对于ENSO事件发展年7~12月期间海温的预报。

  该研究成果首次揭示了热带气旋累积效应在跨时间尺度影响中的重要性,并从这一新视角建立了ENSO发展的新机制,为业务部门改进ENSO气候预测提供了理论基础;建立的预测模型可用于业务部门提高ENSO强度预测能力,丰富ENSO气候预测业务产品,为国家防灾减灾服务提供决策参考。同时,该成果有助于拓展我们对跨尺度相互作用与能量逆级串的理论认识,为改进气候预测模式提供新的途径。

  李建平教授领衔的科研团队近年来强调累积效应是联系天气和气候事件之间的关键纽带的科学理念,在跨尺度相互作用方面取得了新进展。这种累积效应在认识跨尺度动力学上具有一定普适性,例如,在物理海洋学中,它可以加深对从中小尺度旋涡到大尺度环流的逆能量级联的理解。论文的第一作者汪秋云是李建平教授指导的在读博士研究生,文章的发表不仅体现了实验室和高研院在台风对ENSO的年际气候效应研究方面的国际前沿地位,也彰显了对青年人才培养的重视。

  参与该项研究的其他单位包括北京师范大学、美国夏威夷大学、香港城市大学、中国科学院南海海洋研究所,以及中国科学院大气物理研究所。此研究获国家自然科学基金重点项目(41530424)、国家自然资源部国际合作项目(GASI-IPOVAI-06)等资助。   通讯员:侯霞

西太热带气旋累积能量对厄尔尼诺影响的机制示意图

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