论文概要：ENSO是海洋-大气系统最显著的年际变化，但21世纪以来，伴随着中部型（CP）ENSO的增多，人们对ENSO的预测技巧却减弱。这表明，人们对ENSO的一些关键热动力学认知还存在不足。海洋次表层湍流混合以非绝热方式将热量从混合层底向下传递，是影响海表温度的一个重要过程。然而，由于直接观测资料匮乏，次表层混合对ENSO的影响，尤其是其对CP-ENSO和东部型（EP）ENSO多样性的作用，从未得到确认。研究创新性提出了一种基于Argo剖面观测数据的赤道太平洋混合层底湍流混合参数化方案，从而首次提供了大量的混合层底垂向扩散系数以及湍流热通量估算数据。据此，进一步揭示了由湍流热通量导致的非绝热效应与CP-ENSO循环存在显著的正反馈关系：一方面，次表层湍流混合主导了El Niño和La Niña生长期的海面温度变化，另一方面，其强度又被El Niño和La Niña相应的风应力及次表层不稳定条件所控制。相反，由湍流热通量导致的非绝热效应不能明显促进EP ENSO的发展，也不能被EP ENSO显著决定。本研究提出的非绝热机制是促进CP-ENSO发展的一个主要机制，是对传统绝热ENSO理论的重要补充。该结果提示，为提高ENSO预报水平，次表层湍流混合必须在气候预报模式中得到准确的表征。
CP-ENSO非绝热正反馈理论机制示意图
核心PI
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中国科学院 |
1、国家自然科学基金委重点项目：内部强化型海洋中尺度涡形成与变异机制及其对太平洋热带辐合带（ITCZ）上层海洋温度的影响 （主持，2025年1月-2029年12月，经费：230万）
2、中国科学院战略先导性科技专项（A类）项目：关键海洋过程预报技术研究（主持， 2023年10月-2026年9月，经费：700万）
3、国家重点研发计划“热带西太平洋海-气界面过程精细化协同观测与数据融合”项目课题：多尺度数值模拟和资料同化融合（参与， 2022年12月-2027年11月，经费：57万）
4、崂山实验室“十四五重大项目”（“海洋中小尺度动力过程对气候变化的响应和反馈”）课题“气候变化背景下海洋内波和赤道中小尺度波动变异机理及其对湍流混合的影响”（主持， 2022年10月-2025年9月，325.50）
5、中国科学院国家重大科技基础设施维改项目：基于“科学”号的海洋动力环境自主观测系统研制（参与； 2021年11月-2025年12月，经费：857万）
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中国科学院 |
未公示
文章信息：
上述研究成果发表于国际期刊《Nature Communications》上。中国科学院海洋研究所刘传玉研究员为该论文的第一作者兼通讯作者，中国科学院海洋研究所王凡所长为论文共同通讯作者。本研究受到中国科学院B类先导专项、国家重点研发计划及国家自然科学基金等项目的资助。
论文信息：Liu, C., Wang, F., Köhl, A. et al. Subsurface ocean turbulent mixing enhances central Pacific ENSO. Nat Commun 16, 2315 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57058-4
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