晚白垩世温室气候下ENSO对北太平洋及北美西南海岸的强遥相关机制研究

本研究通过古气候模拟与沉积记录分析，揭示了晚白垩世高pCO2条件下ENSO通过调控北太平洋副热带高压（NPSH）而非阿留申低压（AL）影响加州水文的独特机制，为理解深时温室期气候变率及ENSO遥响应提供了新视角。

　　

在气候变暖背景下，厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）作为全球最重要的气候振荡现象之一，其未来演变趋势及影响机制备受关注。然而，现代观测数据仅涵盖百余年，难以揭示极端暖期ENSO的完整特征。晚白垩世（约70百万年前）作为典型的深时温室期，其高pCO₂（>1000 ppm）环境与预测的未来气候条件相似，成为研究ENSO响应机制的理想窗口。此前，Davies等学者在加州马斯特里赫特阶Marca页岩中发现了ENSO-like信号，但驱动这一遥相关的动力学过程始终成谜。

中国大学深时数字地球科学中心的研究团队通过社区地球系统模型CESM1.2，首次重建了晚白垩世ENSO与北美西南海岸气候的遥相关链条。研究发现，与现代ENSO主要通过阿留申低压（Aleutian Low, AL）影响加州降水不同，晚白垩世因古地理格局差异（如北美大陆西缘更窄、落基山脉未完全隆升）和高pCO₂条件，ENSO主要通过北太平洋副热带高压（North Pacific Subtropical High, NPSH）的异常活动调控西风带位置，从而改变加州的水汽输送。这一发现不仅解释了地质记录中的ENSO-like信号，更揭示了温室气候下ENSO遥相关路径的独特性。相关成果发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》。

研究团队采用三项关键技术：1）基于CESM1.2的晚白垩世气候模拟，设置2800 ppm的pCO₂和70 Ma古地理重建边界条件；2）功率谱分析识别ENSO-band（2-7年）信号；3）对比现代观测数据（ERSST海温数据集和GSOM降水数据）与古沉积记录（Marca页岩纹层厚度序列）。

ENSO variability of tropical SST in late cretaceous
模拟显示晚白垩世热带太平洋存在显著的ENSO变率，其Bjerknes反馈机制与现代类似，但受限于古地理条件，赤道温跃层梯度减弱导致ENSO事件持续时间延长。

Discussions
与工业革命前（PI）模拟对比发现，晚白垩世EL Ni?o期间NPSH强度增加2.5 hPa并西移5°，而AL响应较弱。这种差异源于当时北美西海岸地形对大气罗斯贝波的调制作用减弱，使得NPSH成为ENSO影响加州水文的主导通路。

Conclusions
研究证实晚白垩世ENSO-加州遥相关主要通过NPSH的经向位移实现：EL Ni?o事件导致西风带南移，将更多水汽输送至加州；而高pCO₂增强了中纬度气压系统对ENSO的敏感性。这一发现为预测未来高CO₂情景下ENSO的区域气候影响提供了地质参照。

该研究突破性地将深时记录与气候模型相结合，不仅证实ENSO遥相关在极端暖期依然存在，更揭示其作用路径会随古地理和CO₂浓度发生根本性改变。这对理解地质历史中的极端气候事件（如白垩纪大洋缺氧事件）的触发机制具有启示意义，也为IPCC评估报告中关于"ENSO-like变率长期存在但机制可变"的结论提供了实证支持。作者团队特别指出，未来需进一步研究不同温室期ENSO响应的非线性特征，以完善气候模型的参数化方案。