11月27日，北京大学物理学院大气与海洋科学系刘征宇、陆正遥、闻新宇研究团队及其合作者在Nature杂志上发表题为“Evolution and forcing mechanisms of El Nino over the past 21,000 years”的研究论文【Z Liu et al. Nature 515, 550-553 (2014) doi:10.1038/nature13963】。他们使用海-气耦合气候模式模拟的近2.1万年来厄尔尼诺现象（El Niño）变化的资料，研究了厄尔尼诺现象对外强迫响应的机理，该结果对理解未来厄尔尼诺现象在人类活动所引起的全球变暖背景下的变化有重要科学意义。

厄尔尼诺现象是赤道中-东太平洋每隔2-7年就会发生一次的、可长达一年之久的海温升高现象，在年际尺度上是影响地球气候系统的“心跳”。每当厄尔尼诺现象发生时，中-南美洲太平洋沿岸地区和全球范围都会发生显著的气候异常，并出现严重的灾害。但科学家们仍然不清楚厄尔尼诺现象对主要外部气候强迫（如轨道要素、淡水通量、冰盖、温室气体等）的响应机理。

在这篇论文中，刘征宇团队等对气候模式模拟的过去2.1万年气候变化的结果进行了系统研究和详细分析，并与已有的观测资料进行对比，揭示了地球轨道变化和淡水通量变化对近2.1万年来厄尔尼诺现象变化起着决定性作用。他们的结果表明：在轨道时间尺度上，轨道要素（特别是岁差）通过热带海-气耦合反馈作用决定了厄尔尼诺现象的强度，这种机制在全新世表现得尤为明显，能很好地解释已有的观测证据（图中的a灰线和f）；在千年尺度上，北大西洋淡水通量通过影响大西洋热盐环流和太平洋赤道年循环来影响厄尔尼诺现象的变率，该机制在冰川消融期表现相对显著（图中的b、c和e）。此外，论文还讨论了温室气体增加（图中的d）和陆地冰盖消退对厄尔尼诺现象的影响。

这项研究的意义体现在两个方面：对现代气候而言，为人们在全球变暖的背景下判断厄尔尼诺现象的长期变化趋势提供了更宽广的科学视角；对古气候而言，这项工作为如何利用数值模式统一和解释已有的、分散的观测证据指明了方向，是利用超长时间连续气候模拟进行气候变率机理研究的重大突破，为今后古ENSO领域新观测证据的发掘和数值模拟研究建立了重要的参照标准。

2.1万年来主要气候强迫的变化和厄尔尼诺的响应。a) 北大西洋淡水通量（黑线）与南纬30度冬-夏太阳入射能量的差异（灰线）；b) 北大西洋经向翻转流（红线）与百慕大地区231Pa/230Th比值（黑、灰线）；c) 东太平洋经向海温差（红线）与氧同位素记录（黑线）；d) Nino3.4区的海温指数（红线）与CO2重建序列（黑线）；e) 厄尔尼诺年际振幅（红线）以及东太平洋（黑线）和南美沿岸（灰线）的湖泊沉积记录，绿线是PMIP计划模拟结果的范围；f) Nino3区海温7年以下的总变率，黑线是东太平洋沉积记录的总变率

新闻评论链接：http://www.nature.com/nature/journal/v515/n7528/full/515494a.html

编辑：安宁