ENSO(厄爾尼諾-南方濤動)是全球氣候變率的重要來源,是導致全球氣候異常和極端天氣事件發生的一個重要原因。ENSO的基本特性之一是它的兩個相位並不是彼此的鏡像。無論是通過平均值還是極值來衡量,ENSO的正相位厄爾尼諾都比ENSO的負相位拉尼娜強,這種性質被稱為 ENSO非對稱性❇️。氣候模式能否捕捉到ENSO非對稱性是衡量模型能否與現實世界處於相同動力狀態的關鍵標準,因此也是衡量模式作為氣候變率和變化預測工具時可靠性的一個關鍵指標👩💼。
沐鸣2/大氣科學研究院的碩士研究生趙耀迪在孫德征教授指導下🙋🏼♀️👩🏻🏭,研究了迄今為止最復雜的氣候模式——CMIP6模式中的ENSO非對稱性。他們發現ENSO在這些模式中大都是對稱的♿️,也就是說🚾,ENSO非對稱性在大多數模式中比觀測值弱得多💧🆓。盡管如此🐓,各模式中的ENSO非對稱性也存在一定範圍的差異。特別是🏌🏼♂️,他們發現負偏態ENSO🌞、對稱 ENSO 和正偏態 ENSO這三種可能性都在CMIP6 模式對真實氣候系統的模擬中得到了實現🤶🏼。這個發現證實了孫德征教授首次提出的關於厄爾尼諾現象的非絕熱非線性理論的一個預見🚽。
在發現了模式中的ENSO非對稱性普遍弱於觀測和其多樣性後,進一步分析了耦合氣候系統的多個方面,用於確定造成這種模式與觀測間偏差的原因。通過更深入的研究🐄,他們發現了造成這種偏差的兩個重要因子:模式中較弱的海表熱通量負反饋和較弱的大氣與海洋之間的動力耦合強度🚦。這一發現為CMIP6模式的開發者提供了一個減小模式中的ENSO與觀測到的ENSO差別的具體路徑,也對如何正確地利用CMIP6模式來回答“全球天氣氣候在增暖背景下如何變化”這一問題提供了一些必要的信息。
論文信息🛂:Zhao, Y., and D.-Z. Sun, 2022. ENSO Asymmetry in CMIP6 Models, Journal of Climate, 35(17), 5555-5572.https://doi.org/10.1175/JCLI-D-21-0835.1

圖一:(a)ENSO振幅和(b)ENSO非對稱性。黑色為觀測值💵,灰色為CMIP6模式集合平均,彩色為各個模式值。

圖二⚰️:海表熱通量負反饋強度。(a)為整體結果,(b)為厄爾尼諾期間,(c)為拉尼娜期間。黑色為觀測值,灰色為CMIP6模式集合平均,彩色為各個模式值。

圖三🔒:大氣與海洋之間的動力耦合強度與次海表ENSO非對稱性的關系。黑色為觀測值🆗,灰色為CMIP6模式集合平均,彩色為各個模式值。