太阳辐射随季节的南北移动会对热带海温有很强的季节性调节作用，从而赋予热带海温模态明显的季节锁相特征。深入研究海温模态的季节变化特性以及其锁相机制对于理解其遥相关影响并提高气候预测准确性至关重要。厄尔尼诺–南方涛动（El Niño–Southern Oscillation，ENSO）是太平洋重要的海洋–大气耦合模态，通常在春季开始发展，夏季迅速增强，然后在冬季达到最强，随后快速减弱。这种偏向于在冬季出现海温峰值的特性被称为ENSO的冬季锁相现象。
过去的研究已经充分理解了传统的ENSO锁相现象的季节性调制机制，但主要关注的海温区域集中在中东太平洋（Niño3.4和Niño3区域），而远东太平洋（5°S–5°N, 90°–80°W）海温的锁相现象却没有得到足够的研究关注。有趣的是，虽然“厄尔尼诺（El Niño）”一词的来源可以追溯到19世纪末秘鲁和厄瓜多尔的渔民，他们注意到每隔几年，在冬季圣诞节前后秘鲁海岸会出现一股逆流，但根据观测数据，秘鲁海岸和远东太平洋的海温异常最大值却通常出现在夏季，即4月至7月之间。那么，远东太平洋海温的季节性锁相机理是什么？是哪些过程决定了远东太平洋的夏季海温锁相特征？气候模型中远东太平洋的锁相现象特征和调控机制是否与观测一致？这些问题需要进一步研究和探讨。
近日，陈汉卿教授与夏威夷大学的金飞飞教授合作，针对远东太平洋（Far Eastern Pacific，FEP）夏季海温锁相问题，采用线性回归分析和线性随机动力学模型（stochastic-dynamical model，SDM），详细阐述了远东太平洋夏季海温锁相的机制，并揭示了在CMIP5和CMIP6气候模式中的偏差，得出以下主要创新结论：（1）通过将远东太平洋海温异常分解为ENSO影响和局地海温分量，研究发现夏季峰值偏好主要是由局地海温分量所贡献的，而ENSO影响分量仅提供了较小的冬季峰值概率。（2）进一步分析表明，局地海温分量中的锁相特征主要受海温衰減率（damping rate，α）的季节调制控制。（3）在气候模式中，由于海温衰减率的年平均值较小，导致模拟的远东太平洋夏季海温锁相强度明显弱于观测结果。
本研究构建了解析远东太平洋海温季节锁相的理论模型，并深入诊断和分析了观测与气候模式中远东太平洋夏季海温锁相的机制与偏差原因。这一研究成果有助于更全面地理解远东太平洋地区海温异常变化，并提供了改进气候模型以更准确地模拟这些现象的线索。相关研究已经正式发表在知名期刊《npj Climate and Atmospheric Science》（https://www.nature.com/articles/s41612-023-00472-6）。
图1. 观测中赤道远东太平洋海温的特征：（a）远东太平洋海温异常的时间序列（灰线）及其ENSO影响（红线）和局地海温（蓝线）的分量。（b）远东太平洋海温异常（红柱）及其局地海温分量（蓝柱）的季节方差直方图和（c）远东太平洋海温异常（红柱）及其局地海温分量（蓝柱）的峰值相位直方图。
图2. 气候模式中，（a）不同 SDM 模拟的局地海温分量锁相强度的分布；（b）SDM参数的季节变化振幅和（c）SDM参数的年平均值分布。（d）气候模式中SDM 模拟的敏感性实验中，海温衰減率α的年平均值与锁相强度的关系。
文章信息：
Chen, H.-C., and F.-F. Jin, 2023: The Mechanism of Boreal Summer SSTA Phase-Locking in the Far Eastern Pacific,npj Clim. Atmos. Sci., doi: 10.1038/s41612-023-00472-6
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Chen, H.-C., and F.-F. Jin, 2021: Simulations of ENSO Phase-locking in CMIP5 and CMIP6.J. Climate, doi: 10.1175/JCLI-D-20-0874.1
Chen, H.-C., and F.-F. Jin, 2020: Fundamental Behavior of ENSO Phase-locking.J. Climate, doi: 10.1175/JCLI-D-19-0264.1
