重磅！Nature刊發海大最新研究成果！

2020年9月2日，國際頂級學術期刊Nature（《自然》）以長文（Article）形式在線發表題為 「Butterfly effect and a self-modulating El Niño response to global warming」 （《蝴蝶效應與厄爾尼諾在全球變暖下的自我調節機制》）的文章。

該文章成果由中國海洋大學海洋高等研究院/物理海洋教育部重點實驗室（以下簡稱實驗室）綠卡客座教授、海洋試點國家實驗室領軍科學家、南半球海洋研究中心主任蔡文炬院士為第一作者，物理海洋教育部重點實驗室主任、海洋試點國家實驗室主任吳立新院士為共同通訊作者，實驗室在讀博士生耿濤以及來自美國、澳大利亞的多位知名學者為合著者的科研團隊共同完成。

厄爾尼諾現象作為地球氣候系統中最強的年際氣候變異信號，對全球極端天氣災害、漁業生態環境及人類經濟社會具有廣泛而深遠的影響。在全球變暖背景下，儘管大部分氣候模式都表現出強厄爾尼諾事件和強拉尼娜（厄爾尼諾的反位相）事件的發生頻率增加，但是不同模式之間的模擬表現相差較大。這一模式間的巨大差異性為將來的氣候預測與相關氣候政策的制定實施增添了諸多不確定性因素。

本研究首次發現並提出，厄爾尼諾可以通過氣候系統的非線性作用「記住」其過去的表現並對其將來變暖下的響應做出相應調整。通過對歷史與將來溫室氣體強迫的氣候模型進行若干次重複試驗，每次試驗只在初始條件中增加一點隨機的微小擾動，研究發現模型氣候系統接下來厄爾尼諾的演變發展都會截然不同（類似於「蝴蝶效應」）。

在這看似雜亂無章的演化過程背後卻蘊含著深刻的內在聯繫：如果初始階段的厄爾尼諾較為活躍（變率較強，發生頻率較高），則在一個世紀以後的全球變暖下厄爾尼諾的變率增加幅度較小，反之亦然。

本研究認為，導致這種變化的原因在於起始階段較活躍的厄爾尼諾會使得熱帶海洋向大氣輸送更多的熱量，這就延緩了全球變暖引發的上層海洋層結增加，進而減緩海洋-大氣之間的耦合效率，從而使得厄爾尼諾的變率增加減緩。這一厄爾尼諾現象的自我調節機制在國際主流氣候模式中均得到了驗證。

圖：初始的隨機微小擾動會導致同一氣候模式模擬出完全不同的厄爾尼諾演化過程（類似於「蝴蝶效應」）。在全球變暖使得厄爾尼諾變率增大的大前提下，若起始階段厄爾尼諾事件較為活躍（橘黃色菱形符號），即變率較大（b），發生頻率較高(c)，那麼在將來變暖情景下該實驗中厄爾尼諾變率的增加較少，反之亦然（藍色五角星符號）

上述研究成果的發現為認識氣候變率尤其是厄爾尼諾事件在跨時間尺度以及氣候變化背景下的調整演化提供了全新的視角，為理解氣候模式對未來預測的差異化結果提供了合理的科學解釋，對國際社會應對氣候變化與制定氣候政策具有重要指導作用。

由吳立新院士和綠卡教授蔡文炬院士領銜的科研團隊，長期致力於氣候變化與可預測性研究，近年來已多次在國際頂級學術期刊（如Nature, Science, Nature Climate change, Science Advances等）發表重要原創性成果。本研究的發表進一步彰顯出中國海洋大學在全球變暖研究領域的國際引領作用。

來源 / 物理海洋教育部重點實驗室

作者 / 郭丹 侯霞

編輯 / 劉蒞