经过几十年的不确定之后，现在似乎已经很清楚，全球变暖将增强东太平洋厄尔尼诺气候现象的震荡和频率，引起广泛的气候后果。
在厄尔尼诺现象出现的期间，太平洋的海面温度会上升。这会大大改变大气环流的模式，导致世界各地出现极端的天气现象，严重影响生态系统、人类健康以及全球经济。其中，对比太平洋赤道东部及中部产生最多热量的厄尔尼诺现象，前者的模式会比后者发生更大改变，它们分别被称为东太平洋厄尔尼诺现象 (EP-El Niño)和中太平洋厄尔尼诺现象 (CP-El Niño events)。尽管这些现象有着巨大影响，但对于海面温度的可变性与厄尔尼诺现象之间的关系会如何影响全球变暖，目前还没有达成共识。不过，在Cai 等人的报告的第201页中，他们指出气候模型之间的一致性，即东太平洋厄尔尼诺现象引起的海面温度可变性和强厄尔尼诺事件发生的频率都将增加。
一直以来，科学家们都是通过在气候模型中调查一个固定地点的海面温度来研究厄尔尼诺海面温度变化是如何响应全球变暖的。在对东太平洋厄尔尼诺现象的研究中，选取的地点通常位于太平洋东部的赤道上 （“Niño3”地区范围：5° S–5° N, 150°–90° W）。这种方法假设所有模型模拟的厄尔尼诺现象的中心——与海面温度可变性最大的位置相对应——是跟观测中心相同的。Cai及其同事的突破源自他们意识到这个基本假设是无效的。他们发现，不同模型间的模拟中心的经度存在很大差异，此外，他们还一一研究了各个模型中东太平洋厄尔尼诺现象对全球变暖的响应。
气候模型的另一个常见缺陷是无法模拟独特的中太平洋和东太平洋厄尔尼诺现象。Cai等人表示，这种局限性反映在模拟中太平洋和东太平洋厄尔尼诺现象之间以及它们与各自对应的拉尼娜现象的不对称性的不足上。拉尼娜现象通常与反常的、较低的海面温度有关 （偏离平均情况）。
拉尼娜现象中的异常的海面低温，尤其是极端事件，通常发生在太平洋中部。因此，在太平洋中部，这些海面低温异常通常要比与中太平洋厄尔尼诺现象相关的海面高温异常更大——它们呈负偏态。相反，在太平洋东部，海面温度异常呈正偏态。海面温度负向偏差最大值的位置为中太平洋的厄尔尼诺现象的中心，而海面温度正向偏差最大值的位置则为东太平洋厄尔尼诺现象的中心。所以，能更准确地模拟这些偏差特征的模型能够产出更可识别的中太平洋和东太平洋厄尔尼诺现象的中心。
一种叫经验正交函数 (empirical orthogonal function (EOF))的分析技术常用于研究气候变化的空间模式以及这些模式的振荡如何随时间改变。研究人员将数据代入到这些空间模式中，以获得被称为主成分的变量，该变量描述了气候变化空间模式在各个时间步的振幅。为了区分中太平洋和东太平洋厄尔尼诺现象的中心，研究人员至少需要获得代表着两种不同模式的两个主成分变量。
Cai及其同事通过对热带太平洋海温异常进行EOF分析得到这些变量，进而得出两个主导的主成分时间序列和两个相关的异常模式。然后，他们利用这些主要成分和模式的线性组合，为每个模型引入了一个东太平洋厄尔尼诺指数，该指数代表模型的东太平洋厄尔尼诺中心和模式。他们还报告称发现了一个合理的一致性：在温室气体排放量会在21世纪持续快速增加的气候变化情景下（该情景被称为RCP8.5），在34个可用模型中，有24个（71%）预测东太平洋厄尔尼诺现象中海面温度的可变性将会增加。
然而，大多数模型都低估了海面温度的偏态。Cai等人的研究表明， 导致中太平洋负偏态的非线性过程与导致东太平洋正偏态的非线性过程是紧密联系在一起的，并通过两个主成分之间的非线性关系来表示。通过专注于17个模拟这些非线性过程的模型，作者们发现了一个更强的一致性：在RCP8.5的排放情景下，17个模型中有15个（88%）预测东太平洋厄尔尼诺现象的海面温度的可变性会增强。
Cai及其同事的研究表明，在全球变暖的情景下，海洋表层的变暖速度要比表层以下的快。这增加了海洋的垂直温度梯度，从而增强了大气和海洋之间的动力耦合。因此，赤道海洋-大气系统能够更有效地将风的随机波动转化为潜在的厄尔尼诺现象，从而导致厄尔尼诺可变性的增加。作者的结果还表明，通过类似的机制，中太平洋的海温可变性增强了(尽管不如东太平洋强)。这表明中太平洋厄尔尼诺现象和极端拉尼娜现象会出现得更为频繁——这一结论与之前的研究一致。
研究人员发现，在全球变暖的情况下，厄尔尼诺现象的可变性会增加，这是气候研究的一个里程碑，将激励人们研究厄尔尼诺现象的未来变化对全球的影响。然而，这项研究也提出了许多问题。例如，为什么如此多的气候模型不能模拟与海温偏态相关的非线性过程？是什么导致模型模拟中的巨大差异？报告中提出的一致性对未来的模型有多敏感？因此，当其他模型可用时，研究人员需对Cai及其同事的结果进行进一步评估。尽管如此，我们在准备应付全球变暖的后果时，还是要认真对待更频繁和更强烈的厄尔尼诺现象的预测。
翻译：黄薇
审校：王泽宇
引进来源：科学美国人
本文来自：环球科学
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