东太平洋温暖的厄尔尼诺现象和寒冷的拉尼娜现象之间的循环(通常称为厄尔尼诺 - 南方涛动，ENSO)至少在过去的 11,000 年中一直没有发生重大中断。根据韩国釜山国立大学 IBS 气候物理中心 (ICCP)、汉堡马克斯普朗克气象研究所的一组科学家在《自然气候变化》杂志上发表的一项新研究，这种情况在未来可能会发生变化。德国和美国夏威夷大学马诺阿分校。
该团队以前所未有的海洋10公里和大气25公里的空间分辨率进行了一系列全球气候模型模拟。借助韩国最快的超级计算机之一 (Aleph) 的强大功能，新的超高分辨率气候模型模拟现在可以真实地模拟大气中的热带气旋和赤道太平洋中的热带不稳定波，这两者都在厄尔尼诺和拉尼娜事件的产生和终止。“我们的超级计算机不间断运行了一年多，以完成一系列长达一个世纪的模拟，涵盖当今气候和两种不同的全球变暖水平。该模型生成了 2 万亿字节秒数据的;足以填满大约 2,000 个硬盘”，进行实验的 Sun-Seon Lee 博士说。
在分析这个庞大的数据集时，该团队专注于一个长期存在的问题：ENSO 将如何随着温室气体浓度的增加而发生变化。“两代气候科学家使用不同复杂性的气候模型研究了这个问题。一些模型模拟较弱;其他人预测，在未来气候变暖的情况下，东太平洋的温度波动会更大。陪审团还在外面。”共同通讯作者兼 ICCP 主任 Axel Timmermann 教授说。他补充说：“这些模型的共同点是，它们在加拉帕戈斯西部赤道太平洋的模拟温度与观测结果相比总是太冷。这使他们无法正确表达正负反馈过程之间的微妙平衡。是在 ENSO 循环中很重要”。
通过以尽可能高的计算分辨率捕获小尺度气候过程，ICCP 团队能够减轻这些海洋温度偏差，从而显着改善 ENSO 的表示及其对全球变暖的响应。“我们的计算机模拟结果很清楚：增加 CO2浓度将削弱 ENSO 温度循环的强度,”该研究的第一作者、ICCP 前博士后研究员 Christian Wengel 博士说，他现在在德国汉堡的马克斯普朗克气象研究所工作。
通过追踪大气/海洋耦合系统中热量的运动，科学家们确定了 ENSO 系统崩溃的罪魁祸首：由于水蒸气的蒸发，未来的厄尔尼诺现象将更快地将热量散失到大气中。海洋降温的趋势。此外，未来热带太平洋东部和西部温差的缩小也将抑制ENSO循环期间极端温度的发展。然而，这两个因素部分被热带不稳定波预计未来减弱所抵消(图 1))。通常，这些海浪可以覆盖地球整个圆周的 30%，在拉尼娜现象期间形成。它们用较暖的赤道外海水代替较冷的赤道水域，从而加速了拉尼娜现象的消亡。新的计算机模拟解决了这些波的详细结构，表明未来 ENSO 的相关负反馈将减弱。
“ENSO 系统中的正反馈和负反馈之间存在拉锯战，在气候变暖的情况下，它会转向负面。这意味着未来的厄尔尼诺和拉尼娜事件无法再完全发展。”ICCP 校友 Malte Stuecker 教授评论道，他是该研究的合著者，现任夏威夷大学海洋学系和国际太平洋研究中心的助理教授在马诺阿。
根据这项新研究，尽管赤道东太平洋气温的逐年波动可能会随着人为变暖而减弱，但厄尔尼诺和拉尼娜相关极端降雨的相应变化将继续增加气候变暖中的水文循环，正如 ICCP 科学家及其国际合作者最近的研究所示。
“我们的研究表明，持续升温的变暖可能会使已经运行了数千年的世界上最强大的自然气候波动消失。我们还不知道这种潜在的非模拟情况的生态后果，”Axel Timmermann 说，“但我们很想知道”。
