近日，国际地球科学知名期刊Geophysical Research Letters在线发表了中国海洋大学海洋动力-物理环境与智能感知全国重点实验室/海洋与大气学院最新科研成果“Nonlinear Convection–SST Sensitivity as a Bridge for the Asymmetric Low‐Level Wind Response to ENSO” (非线性对流–海温敏感性作为ENSO低层风场非对称响应的桥梁)。该成果第一作者为海洋与大气学院2023级硕士研究生卢佳宁，通讯作者为谢瑞煌副教授，合作者包括黄菲教授和青岛科技大学樊婷婷博士。
厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是热带太平洋最重要的年际海气耦合模态，通过改变热带太平洋上空大气对流加热而触发全球遥相关波列，给全球气候和天气带来影响。长期观测和模拟显示，El Niño引起的赤道中东太平洋的低层(1000–850hPa)西风异常比La Niña产生的东风异常更强，且风区范围更广更偏东。这种低层风非对称性是ENSO振幅不对称的根源，也是触发极端El Niño事件的关键。因此，理解这种风场不对称不仅能有助于解释ENSO大气响应的差异，更是揭示ENSO极端事件发生机制的关键环节。
该研究利用海洋/大气再分析资料、CMIP6模拟结果以及Gill型大气模式揭示风场不对称的根源不在于El Niño振幅比La Niña更强，而是源于大气对流对海温的“非线性敏感性”(图1a,b)。当海表温度超过约25.5°C时，热带太平洋大气对流会随海温升高而迅速增强，且增强速率(即敏感性)随海温升高而增大，并在28.75°C附近达到峰值。这是热带太平洋海气耦合的固有属性，与ENSO是否发生无关(图1c)；该非线性敏感性在CMIP6模式中普遍存在(图1d)。这意味着，El Niño将赤道中东太平洋推入高对流敏感性海温区间，其触发的大气对流异常比局地等量的La Niña冷却所产生的对流响应更强，从而导致更强的低层西风异常；这使El Niño发展期Bjerknes正反馈更强，海温异常发展更快，又通过大气对流–海温敏感性进一步放大大气对流和西风响应，并促使异常西风向海温升高的赤道东太平洋扩展偏移。
该研究还使用CMIP6模式历史模拟结果和Gill型大气模式敏感性试验验证了这一机制。结果显示，模式中大气对流–海温敏感性越强，其模拟出的风场不对称性越明显(图2)。在Gill型模式中人为调节该敏感性强度，低层风的不对称性随之单调增强，进一步支持非线性大气对流–海温敏感性是ENSO风场不对称的“桥梁”作用。
该研究不仅加深了对ENSO大气响应本质的理解，也对气候模式的改进提供了新启示：要准确模拟ENSO及其全球影响，须真实再现热带太平洋对流–海温的非线性敏感性，尤其是在低海温的冷舌区域。未来，随着全球变暖和海温升高，该敏感性的变化可能进一步调制ENSO大气对流和风场的非对称性，从而影响极端气候事件的发生。
图1. 热带太平洋(120°E−80°W, 20°S–20°N)大气对流和海温的耦合关系。图(a)为再分析资料(1982−2022)中每0.25°C海温区间内平均的对外长波辐射(OLR,表征大气对流)强度，图(b)为大气对流–海温敏感性，图(c)为ENSO与非ENSO状态下对流–海温敏感性，图(d)为CMIP6历史模拟实验中同期的对流–海温敏感性。
图2. CMIP6历史模拟试验中赤道中东太平洋(Niño4区和Niño3.4区)低层风场不对称性(纵坐标)与大气对流–海温敏感性(横坐标；为该敏感性在25.5−28.75°C区间的线性拟合斜率)的关系。
发表文章列表：
Lu Jianing, Xie Ruihuang, Huang Fei, & Fan Tingting. (2026). Nonlinear convection–SST sensitivity as a bridge for the asymmetric low‐level wind response to ENSO. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL120843.
文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL120843