UNIST Lee Myungin教授团队揭示“厄尔尼诺-拉尼娜转换”与北大西洋涛动的相关性
有望推进韩国型气候预测模型高端化……论文发表于《Nature Communications》
赤道太平洋海水温度与平常相反地重新分布的“逆转现象”,正成为预判翌年冬季气温的核心线索。
研究结果显示,海洋的微小变化如何通过科学上已被确认的机制,连锁引发大陆上的严寒,这一机制有望让对翌年冬季寒冷程度的预测更加准确。
UNIST地球环境城市建设工学系Lee Myungin教授团队与英国气象局哈德利中心联合研究发现,在厄尔尼诺与拉尼娜相互转换的时期,决定冬季天气的北大西洋涛动(NAO)预测准确度大幅提高,并于26日公布了这一结果。
北大西洋涛动是一种决定锁住北极冷空气的急流强度的大气环流型态。它对北半球寒潮和暴雪影响巨大,但其年际变化幅度很大,甚至连一个月后的情况都难以预测。
研究显示,在从厄尔尼诺转为拉尼娜,或从拉尼娜转为厄尔尼诺的年份中,翌年冬季气候模式对北大西洋涛动的预测能力相关系数最高可达0.60。相反,在厄尔尼诺或拉尼娜状态持续不变的年份,相关系数仅停留在0.03左右。厄尔尼诺是指赤道太平洋海表温度高于常年的现象,拉尼娜则相反,为海表温度低于常年的现象。
研究团队分析认为,由海水温度变化引发的强烈大气变化会缓慢向北传递并影响北大西洋涛动,因此提高了模式的预测准确度。
由海水温度变化诱发的大气角动量在约1年后影响北半球大气环流的“滞后效应”,与通过罗斯贝波使大气信号即时传递的“同步效应”叠加,从而强化了北大西洋涛动型态。罗斯贝波是指在地球自转影响下,大气气流像波浪一样起伏摆动并传播的现象。
第一作者研究员Kim Giuk表示:“通常冬季大气中多种自然变率相互叠加,噪声大于信号;但在厄尔尼诺和拉尼娜相互转换的时期,自热带地区起始的变化会在结构上强化信号,因此动力学信号增强,从而提高了1年后预测性能,这就是其中原理。”
研究团队提出的理论也与近年来北半球冬季气候案例高度吻合。前年的冬季(2024年∼2025年)正处于前一年从厄尔尼诺向拉尼娜转换的时期,被认为是气候预测模式较为准确地预报北大西洋涛动(北极涛动)的典型案例。
相反,去年冬季(2025年∼2026年)拉尼娜状态持续维持,没有出现这种转换信号,同时受北极上空平流层增温等其他因素影响,被认为难以及时准确预测寒潮。
Lee Myungin教授解释称:“在赤道太平洋,每年都会出现海水温度与大气环流同时变化的厄尔尼诺–南方涛动(ENSO)现象,本研究从动力学角度揭示了这些变化在1年后传导至北半球大气环流的过程。”
他还表示:“这有望为考虑冬季气候变动性的长期农业生产和能源需求管理应对战略,以及今后开发的韩国型气候预测模式的精度提升作出贡献。”
本次研究结果于3月25日(伦敦当地时间)发表在世界权威期刊《自然》(Nature)的姊妹刊《自然·通讯》(Nature Communications)上。
本研究在气象厅和国立气象科学院“气候预测业务系统运行与开发”以及“应对气候危机的国家气候预测系统开发”项目资助下完成。
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