ENSO对白令海冰的影响正在发生变化：北太平洋经向环流模式的新控制因素

《SCIENCE ADVANCES》：ENSO’s changing grip on Bering Sea ice: The emerging control of the North Pacific meridional mode

白令海冬季海冰（BSWI）与ENSO关系因ENSO类型转变及NPMM耦合加强发生逆转：1990年代前以EP ENSO驱动正相关为主，后期CP ENSO与NPMM协同导致负相关，通过增强南方风和Rossby波传输抑制海冰。

　　在北极与中纬度太平洋交界处，白令海是全球气候系统中的一个重要组成部分。海冰在这里不仅对区域气候、生态系统和人类活动产生深远影响，还通过大气和海洋过程影响更广泛的北太平洋区域。白令海冬季海冰（BSWI）的变化，例如海冰浓度（SIC）的波动，可能对中纬度地区的天气模式产生影响，因此理解其变化及其长期趋势对于极地和气候研究至关重要，特别是在过去几十年中，该地区经历了显著的气候变迁。

BSWI的变异性受到多种因素的共同作用，包括局部大气强迫、海洋过程以及远距离气候信号。在季节到年际尺度上，BSWI的变化主要由阿留申低压（Aleutian Low）的强度和位置决定。阿留申低压通过调节地表风、风暴路径、地表热通量以及海洋热输送等机制，影响海冰的形成和消退。此外，海洋过程，特别是通过白令海峡向北输送的暖水流入，也对海冰变化起到重要作用。这一暖水流入在2001年至2011年间增加了超过50%的体积和热输送，与大气强迫相互作用，进一步增强了海冰的动态反馈机制。

海冰的变化对大气和海洋过程的影响极为复杂，涉及多个因素的相互作用。例如，当海冰开始消退时，裸露的开放水面会吸收更多的太阳辐射，从而加速进一步的变暖和冰层的减少。这种冰-反照率反馈机制是BSWI变化的重要驱动力之一。尽管海洋过程在BSWI的形成和消退中扮演了关键角色，但南向的海洋流动相对较弱，不是主要的驱动因素。

在远距离气候驱动因素中，厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）长期以来被认为是对BSWI影响的主要因素。ENSO通过改变热带太平洋的对流模式，激发大气罗斯比波，这些波向极地传播，改变阿留申低压的强度和位置，从而影响白令海的地表风和风暴活动。早期的研究表明，厄尔尼诺事件与白令海海冰的扩张有关，而拉尼娜事件则与海冰的减少相关。然而，自20世纪90年代末以来，这种ENSO与BSWI之间的正相关关系逐渐减弱，甚至变得不一致。

这一关系的削弱可能与ENSO本身的变化有关。在过去几十年中，ENSO表现出两种不同的形式：东部太平洋（EP）ENSO和中部太平洋（CP）ENSO。EP ENSO的特征是热带东部太平洋的显著变暖，而CP ENSO则表现为热带中部太平洋的显著变暖。这两种ENSO类型在大气响应上有所不同，EP El Ni?o事件直接导致阿留申低压的增强，而CP El Ni?o事件则更多地与太平洋-北美（PNA）模式相关，其路径和机制与EP ENSO不同。观测数据显示，近年来CP ENSO事件的频率显著增加，而EP ENSO事件则有所减少，这种变化可能解释了ENSO与BSWI关系的转变。

此外，北太平洋经向模态（NPMM）在ENSO的发展和中纬度气候变异性中也扮演了重要角色。NPMM反映了亚热带东北太平洋的海洋-大气耦合变异性，其特征是暖海表温度（SST）异常和异常西南风之间的相互作用，通过风蒸发-海表温度（WES）反馈机制形成。NPMM在ENSO事件中起着预调节的作用，特别是在CP ENSO中，通过将亚热带信号传输到热带太平洋。这种ENSO-NPMM的联系在近年来变得更加显著，表明NPMM可能在ENSO对BSWI的遥相关中起着中介作用。

为了进一步探讨ENSO对BSWI的影响机制，研究者利用了不同时间段的观测数据和模型实验。在1978年至1994年间，BSWI与ENSO之间的相关性较强，但在1995年至2021年间，这种相关性显著减弱，并且呈现出负相关。这种转变可能与CP ENSO和NPMM之间的加强耦合有关。在这一时期，CP ENSO与NPMM的共同作用可能形成了更强大的遥相关路径，通过影响白令海的风场和热通量，导致海冰减少。

通过分析不同模型实验的结果，研究者发现，CP ENSO和NPMM的共同作用显著增强了BSWI的变异性。具体而言，当CP ENSO和NPMM同时发生时，BSWI的异常变化比单独由NPMM或CP ENSO引起的异常更大。这一发现支持了ENSO-NPMM耦合对BSWI影响的增强，尤其是在中纬度地区。模型实验还表明，CP ENSO与NPMM的增强耦合导致了更强的罗斯比波列，这种波列从亚热带向高纬度传播，显著增强了白令海的南风异常，从而减少了海冰覆盖。

研究还发现，虽然CP ENSO和NPMM的耦合对BSWI的影响显著，但这些影响并非完全由ENSO的传统路径所解释。相反，它们通过一个之前未被识别的亚热带-亚北极遥相关路径，对BSWI产生影响。这一路径在1990年代中期之后变得更加明显，表明亚热带过程在极地气候变异性中的作用可能被低估。

这一发现对气候模型的改进提出了新的要求。当前的气候模型往往使用单一的ENSO指数（如Ni?o3.4）来代表ENSO的整个影响，但这种做法忽略了ENSO的空间异质性和NPMM的动态变化。因此，为了更准确地预测未来白令海海冰的变化，需要在模型中更好地捕捉ENSO的多样性、NPMM的动力学以及亚热带-亚北极的遥相关路径。

此外，研究还指出，随着全球变暖的加剧，ENSO与NPMM的联系可能会进一步增强。这可能意味着，白令海海冰的变异性在未来的气候情景下可能会更加显著。因此，理解这些气候模式的相互作用对于预测和适应未来的气候变化至关重要。

总的来说，这项研究揭示了ENSO对BSWI影响路径的根本性变化，特别是在1990年代中期之后，CP ENSO和NPMM的耦合成为主导因素。这一发现不仅加深了我们对ENSO与BSWI之间复杂关系的理解，还强调了改进气候模型以准确模拟这些相互作用的重要性。随着全球变暖的持续，这些相互作用可能会变得更加显著，从而对白令海海冰的未来变化产生更大的影响。