副热带北太平洋在El Niño Modoki形成的作用和机制研究

Since El Niño Modoki is discovered in recent two decades, El Niño diversity becomes one of the key and hot issues in the ENSO research field. Our previous studies classified El Niño Modoki into two groups: El Niño Modoki I and II with different origins and patterns of warm sea surface temperature (SST) anomalies, which show distinct climate impacts. The aim of proposed research is to explore the dynamics mechanisms of El Niño Modoki onset, especially El Niño Modoki II via statistical analysis, budget analysis of the thermodynamics equation in the upper mixed layer, and the model simulations. The proposed study will answer the three key questions: (1) discover the oceanic dynamics mechanisms dominating the development of the warm SST anomalies in the central tropical Pacific during El Niño Modoki I and II; (2) address the physical mechanisms of how the anomalous oceanic currents induced by the westward wind stress in the subtropical North Pacific impact the El Niño Modoki II onset; (3) explore the possible causes leading to the variations of the westward wind stress in the subtropical North Pacific. These results are helpful to develop the theoretical framework of El Niño Modoki, and provide the theoretical basis and scientific evidences for El Niño Modoki prediction and projection, which is beneficial to the scientific and social community in general.

近年来El Niño Modoki的提出，使得El Niño多样性成为ENSO研究领域的重点和热点问题之一。申请人前期工作首次提出两类El Niño Modoki：El Niño Modoki I和II，发现二者具有不同的海温分布和气候效应。本项目将利用多种统计分析、动力学诊断以及数值模拟实验等方法，深入探讨El Niño Modoki的爆发机制，尤其是El Niño Modoki II。主要回答以下科学问题：（1）影响El Niño Modoki I和II热带中太平洋暖海温异常形成的海洋动力学过程；（2）由副热带北太平洋西风应力异常引起的海洋上层环流影响El Niño Modoki II爆发的动力学机制；（3）造成副热带北太平洋西风应力异常变化的可能原因。本研究工作能完善El Niño Modoki的理论体系，为El Niño Modoki的预测和预报提供科学依据。

厄尔尼诺（El Niño）在全球气候变化中起着十分重要的作用，近些年来发现El Niño的暖海温异常有不同的空间分布特征且其气候效应有显著差异，这为ENSO研究提出了新的问题和挑战，因此El Niño多样性研究成为ENSO研究领域的重点和热点问题之一。在申请人前期提出的两类El Niño Modoki（El Niño Modoki I和II）的基础上，本项目在El Niño Modoki形成中的海洋动力学过程、副热带北太平洋西风异常对El Niño Modoki的影响机制和副热带北太平洋西风异常变化的可能原因三个方面开展研究，共发表SCI论文8篇，培养研究生4名。具体的研究成果有：（1）发现在El Niño Modoki I 和II 发展期，二者的海洋动力学过程具有显著差异，El Niño Modoki I主要依靠海洋上层纬向平流反馈；而El Niño Modoki II中，Ekman反馈过程起到决定性作用；（2）揭示副热带北太平洋西风应力能够引起副热带-热带太平洋上层经向海洋环流异常，异常加强的向赤道Ekman输送在热带中太平洋表层异常辐合，抑制了局地中层冷海水的上升，造成热带中太平洋海表变暖，从而形成El Niño Modoki II；（3）发现引起El Niño Modoki II的副热带北太平洋西风异常，与北太平洋经向模有紧密的联系；并进一步指出副热带北太平洋西风异常其变化还受热带北大西洋海温的影响，但热带北大西洋海温对西风的影响，与热带太平洋-大西洋的平均态及热带太平洋前期的热状况有关。该项目研究成果揭示了海洋动力学过程是造成El Niño Modoki多样性的原因，厘清了热带印度洋、热带大西洋对El Niño Modoki多样性的影响及物理过程。这进一步完善了ENSO动力学理论框架，加深了对热带三大洋相互作用的理解，为提高ENSO多样性的数值模拟和预报能力提供了科学依据和理论基础。