二氧化碳浓度增加情景下耦合气候模式中的ENSO频率变化及其机制

利用提交给气候变化政府间委员会第四次评估报告的4个耦合气候模式(GFDL/ CM2.0, CNRM/CM3, IPSL/CM4和INM/CM3.0)模拟结果, 分析研究了二氧化碳浓度增加情景导致的厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)频率变化及其机制. 结果表明, 作为对二氧化碳浓度增加的响应, 4个耦合气候模式中ENSO频率均呈现出明显的变化, 其中两个模式(GFDL/CM2.0, CNRM/CM3)频率增加, 而另外两个模式(IPSL/CM4, INM/CM3.0)频率减少. ENSO频率变化的这种模式依赖性源于不同模式热带太平洋气候背景态对二氧化碳浓度增加的响应不同, 其中纬向和垂直平均的上层海洋赤道内外背景温度梯度变化对于ENSO频率变化是关键性的. 二氧化碳浓度增加导致了GFDL/CM2.0和CNRM/CM3模式的赤道内外背景海温梯度增加, 根据ENSO形成的充放电振子理论, 这将导致ENSO事件衰亡过程中赤道内外热容量异常交换增多, 赤道热容量的放电速度增快, ENSO事件时间尺度变短, 从而ENSO频率增加; 相反地, 二氧化碳浓度增加导致了IPSL/CM4和INM/CM3.0模式的赤道内外背景海温梯度减少, 则ENSO频率减小.