作为气候系统变率的一个重要组成部分，太平洋年代际变率以其复杂的时空特征及广泛的气候影响而受到国内外科学家的广泛关注。然而受可靠观测资料时长的制约，目前学术界对太平洋年代际变率的认识仍缺乏共识。本研究分析发现，近70年的观测资料中热带太平洋的年代际变率在准十年时间尺度上最为显著。我们利用多锥度-频域奇异值分解（MTM-SVD）方法重构了准十年时间尺度上典型结构演变（图1）。结果显示，这一准十年变率在海温场上呈现出类CP-ENSO或者类PMM的空间分布，大值中心由赤道中太平洋延伸至副热带东北太平洋及更高纬度的北美西海岸区域。不同于年际尺度上次表层暖水体积超前于海表温度异常的ENSO演变过程，准十年变率在整个太平洋并没有明显的前兆信号。随着准十年变率的逐步发展，次表层海洋的信号与之同步地建立起来。此外，准十年变率扰动信号首先出现在赤道中太平洋区域并逐步向副热带地区延伸扩展，这说明其主要起源于赤道而非热带外。
随后通过热量收支诊断，得出ENSO相关的非线性动力加热是热带太平洋准十年变率的重要前兆信号（图2）。当强ElNiño发生时，其在赤道西太平洋对应的纬向温度梯度减弱以及混合层向东纬向洋流异常可以协同产生明显的非线性动力冷却作用。这种强ElNiño事件下显著的非线性冷却基本上对应了观测中准十年变率由正位相向负位相转变的时间节点，且可以进一步被热带海气反馈过程放大，进而演变成观测中类CP-ENSO的海温型。此外，在1970-2018这近50年时间里，强ElNiño事件大约每10年发生1次，可以解释观测中准十年变率的主导周期。
图1 SST（阴影，℃），SSH（等值线间隔为3cm，零线缺省；cm）以及赤道次表层海温（阴影；℃）在周期为10.7年上的典型位相演变
图2 标准化的准十年变率与不同反馈过程（℃/年）的超前滞后回归系数。横轴正值（月）表示反馈滞后于准十年变率，负值相反。其中趋势项用dT/dt表示，可进一步分解为衰减项（damp）、温跃层反馈（th）、平流反馈（adv）和非线性动力加热（ndh）。衰减项由大气负反馈（td）和海洋动力衰减（dd）组成。
相关论文发表情况
Liu C., W. Zhang, F.-F. Jin, et al., 2022: Equatorial origin of the observed tropical Pacific quasi-decadal variability from ENSO nonlinearity. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL097903. (第一资助)