南极海冰作为气候系统重要组成部分，其变化可通过改变热量、水汽和盐度通量等过程对局地和全球气候产生重要影响。近年来，南极海冰持续减少，屡创历史新低。当前的地球系统模式预估结果显示，在未来温室气体增加的强迫下，南极海冰覆盖范围将大幅减少。已有研究指出，南极海冰的大幅减少将对南半球中高纬度大气环流及极端气候事件产生显著影响，但对其是否能显著影响热带气候，特别是厄尔尼诺事件尚不清楚。

本研究利用地球系统模式CESM1.2及其大气模式CAM5进行了多组敏感性数值试验。耦合模式试验结果表明，预估的21世纪末南极海冰的大幅减少导致东南太平洋的强烈增温和西风的减弱，其产生的异常罗斯贝波传播到亚热带和热带太平洋东部，有利于厄尔尼诺事件的发生（图1）。南极海冰的大幅减少还导致热带太平洋海洋上层经圈环流减弱，海洋向极地热输送减弱，热带中东太平洋显著增暖，有利于强厄尔尼诺事件的发生（图2）。进一步与单独大气模式试验结果的对比表明，海-气耦合及海洋反馈在这个过程中起着关键作用。出乎意料的是，与南极海冰减少一半相比，南极无海冰状态会导致强厄尔尼诺事件的发生频率的减少，这主要是由于热力负反馈的加强抑制了强厄尔尼诺事件的发展（图2）。

图1. 21世纪末南极海冰减少导致的6-11月的大气响应,（A-C）为耦合模式试验结果。（A）大气992hPa温度场（℃）；（B）近表面风场（m/s）和海平面气压场（hPa）；（C）垂直运动（Pa/s，向下为正）；（D）与（A）一致，只是为大气模式试验结果。

图2. 南极海冰减少导致的冬季（12-2月）El Niño指数的变化。

此外，对CESM2 LENS模式输出的分析进一步证实了Nino3.4指数与南极海冰范围变化的负相关关系。21世纪末南极海冰的大幅减少对温室气体增加总强迫下强厄尔尼诺事件的增加有重要贡献。本研究指出南极海冰大幅减少不仅对南半球天气气候产生显著影响，也能通过影响强厄尔尼诺事件的发生频率，进而影响全球天气气候。

研究成果于2024年10月发表于国际著名期刊npj Climate and Atmospheric Science，题目为‘Projected Antarctic sea ice change contributes to increased occurrence of strong El Niño’。南方海洋实验室极地海洋与气候变化创新团队首席科学家刘骥平教授为文章第一作者和通讯作者，中山大学博士后朱珠为共同作者。

本研究得到了国家自然科学基金、南方海洋实验室自主科研项目等的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41612-024-00789-w（阅读论文请点击链接）