全球变暖背景下热带大西洋海温异常对热带太平洋的影响

The multiscale variations of SST, surface currents and wind fields in the tropical Pacific can significantly modulate China’s and even global climate. Previous studies have shown that SST anomalies in the north tropical Atlantic in spring as well as the Atlantic Niño events in summer have important influences on the tropical Pacific SST variability and ENSO through atmospheric teleconnection and Walker circulation changes, respectively. However, as the greenhouse gases increase, how the influences from the two kinds of SST anomalies in the tropical Atlantic will change is still unclear. This project intends to combine the twentieth century SST reanalysis data, the CMIP5 multi-model outputs and a global coupled model to study: (1) impact of the north tropical Atlantic SST anomaly in spring on the tropical Pacific SST and ENSO under global warming; (2) impact of the Atlantic Niño events in summer on the tropical Pacific SST and ENSO under global warming; (3) changes of key physical processes and the corresponding mechanism. Research on the above scientific problems will not only help to evaluate and understand the impacts of global warming on the tropical inter-basin interactions, but also provide some basis for the prediction of tropical Pacific mean state and ENSO. Meanwhile, this project may help to improve the ability of the coupled models to simulate the future climate.

热带太平洋海温、海流以及风场的多尺度变异，能显著调制我国乃至全球气候。已有研究表明，春季的热带北大西洋海温异常和夏季的大西洋Niño事件可分别通过大气遥相关以及Walker环流的变化对热带太平洋的SST和ENSO产生重要影响。而伴随着全球变暖和温室气体的增加，未来热带大西洋的两类海温异常对热带太平洋的影响究竟如何变化，尚缺乏足够的认识。本项目拟结合20世纪SST再分析资料、CMIP5多模式输出资料和全球海-气耦合模式，重点研究全球变暖背景下：(1) 春季热带北大西洋海温异常对热带太平洋SST和ENSO的影响特征；(2) 夏季大西洋Niño对热带太平洋SST和ENSO影响特征；(3) 各关键物理过程的变化及对应机制。对以上科学问题的探讨，不仅能评估和理解全球变暖对热带跨海盆相互作用的影响，还可为将来热带太平洋平均态及ENSO的预报提供一定的依据，有助于耦合模式对气候系统模拟能力的提高。

热带太平洋海温及ENSO能显著调制区域和全球气候。已有研究表明，春季的热带北大西洋海温异常和夏季的大西洋Niño事件可分别通过大气遥相关以及Walker环流的变化对热带太平洋的SST和ENSO产生重要影响。而伴随着全球变暖和温室气体的增加，未来热带大西洋的两类海温异常对热带太平洋的影响究竟如何变化，尚缺乏足够的认识。.本项目基于多种观测或再分析资料、CMIP5多模式结果以及海气耦合模式实验，重点研究并得到了以下结果：（1）发现全球变暖将削弱热带北大西洋-热带太平洋遥相关过程；主导机制是热带太平洋类似厄尔尼诺型的海温平均态变化，一方面限制了夏季ITCZ的向北移动，另一方面显著减弱了海洋对于温度异常的输运效果；此外，背景场更暖也导致热带北大西洋的暖异常衰减更快（2）发现全球变暖将减弱大西洋Niño-热带太平洋遥相关；主导机制是未来大气中高层的增暖大于低层，导致大气的垂向层结加强，对于同样的热源强迫，大气对流异常很难产生，也就无法通过改变沃克环流影响热带太平洋（3）发现Niño4区是西太平洋暖池年际变异的核心区；Niño4海温指数可以解释三维暖池热含量年际变异的50%，以及三维暖池东西移动的90%。.以上研究表明，随着全球变暖持续下去，未来热带大西洋通过遥相关对热带太平洋和ENSO的影响将会显著减弱，类似全球变暖停滞这样的事件可能会减少，而ENSO的预测将更加困难。在暖池年际变异的研究上，不需要再计算繁琐的暖池东边界位置、暖池热含量，Niño4指数更加简单高效，且可以高精度实时获取，很大的简化了相关研究。通过三年的研究，本项目基本完成了预定科学目标。