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中國海洋大學在熱帶氣旋活動增強厄爾尼諾研究方面取得重要進展
http://www.brdsr.tw  2019年8月23日  來源:華禹教育網

  2019年8月22日,國際著名期刊《自然▪通訊》(Nature Communications)在線發表了題為《熱帶氣旋活動增強厄爾尼諾》(Tropical cyclones act to intensify El Niño)的最新研究成果,該成果由中國海洋大學物理海洋教育部重點實驗室(以下簡稱實驗室)/海洋高等研究院(以下簡稱高研院)李建平教授(通訊作者)領銜的氣候動力學科研團隊合作完成。

  熱帶氣旋是地球上最具危害性、破壞性的自然災害之一,對經濟社會以及人類生命財產安全影響巨大。西北太平洋(以下簡稱西太)是全球熱帶氣旋生成頻次最多的區域,占全球的近1/3,該海區熱帶氣旋(中心持續風速達到12級的稱為臺風)活動備受學者關注。大量研究表明,厄爾尼諾-南方濤動(ENSO)作為氣候系統中最強的年際變化信號,對西太熱帶氣旋的生成位置、生命周期、強度以及移動路徑有重要作用。然而,至今鮮有研究涉及西太熱帶氣旋對ENSO事件強度的年際作用。

  科研團隊發現西太熱帶氣旋的累積能量(ACE)可顯著影響三個月后的ENSO強度,尤其是7~9月期間的西太熱帶氣旋。前者通過大氣、海洋過程兩條途徑影響后者:西太熱帶氣旋通過加強其南側對流層低層異常西風和增強西太平洋地區異常類哈德萊環流,減弱熱帶太平洋沃克環流;同時,其作用可使赤道西太平洋海域溫躍層變淺,暖性開爾文波東傳,暖水東輸,赤道東太平洋溫躍層加深。在這兩個過程的協同作用下,西太熱帶氣旋累積能量越強,三個月后厄爾尼諾(拉尼娜)強度越強(越弱);反之亦然。該調節作用受季節內振蕩影響較小。進一步,基于前期熱帶氣旋累積能量作用于Niño 3.4區海表溫度(N3.4)的物理過程,建立了一個預測ENSO強度的經驗統計模型(ACE+N3.4模型)。后報試驗表明,無論是相較于海溫自持續性模型,還是目前現有的ENSO動力、統計模型,該ACE+N3.4模型均表現出對ENSO強度預測的明顯優勢,尤其是對于ENSO事件發展年7~12月期間海溫的預報。

  該研究成果首次揭示了熱帶氣旋累積效應在跨時間尺度影響中的重要性,并從這一新視角建立了ENSO發展的新機制,為業務部門改進ENSO氣候預測提供了理論基礎;建立的預測模型可用于業務部門提高ENSO強度預測能力,豐富ENSO氣候預測業務產品,為國家防災減災服務提供決策參考。同時,該成果有助于拓展我們對跨尺度相互作用與能量逆級串的理論認識,為改進氣候預測模式提供新的途徑。

  李建平教授領銜的科研團隊近年來強調累積效應是聯系天氣和氣候事件之間的關鍵紐帶的科學理念,在跨尺度相互作用方面取得了新進展。這種累積效應在認識跨尺度動力學上具有一定普適性,例如,在物理海洋學中,它可以加深對從中小尺度旋渦到大尺度環流的逆能量級聯的理解。論文的第一作者汪秋云是李建平教授指導的在讀博士研究生,文章的發表不僅體現了實驗室和高研院在臺風對ENSO的年際氣候效應研究方面的國際前沿地位,也彰顯了對青年人才培養的重視。

  參與該項研究的其他單位包括北京師范大學、美國夏威夷大學、香港城市大學、中國科學院南海海洋研究所,以及中國科學院大氣物理研究所。此研究獲國家自然科學基金重點項目(41530424)、國家自然資源部國際合作項目(GASI-IPOVAI-06)等資助。
 
  通訊員:侯霞
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