全球变暖背景下，极端厄尔尼诺发生频率几乎不变
极端厄尔尼诺能够引发世界各地的极端天气事件，对社会经济发展、生态环境保护等方面造成严重影响。因此，在全球变暖背景下，准确预估极端厄尔尼诺发生频率的变化对人类社会可持续发展和防灾减灾政策的制订具有重要意义。然而目前流行的关于“极端厄尔尼诺发生频率在全球变暖背景下将加倍”这一结论，没有考虑到CMIP5模式的系统性偏差对未来预估的影响（图1a）。针对这一问题，罗京佳教授团队在顶级期刊《National Science Review》(IF: 16.693)上发表了题为“Over-projected Pacific warming and extreme El Niño frequency due to CMIP5 common biases”的研究论文。
该研究表明，此前研究中基于Niño3区域对流定义的极端厄尔尼诺，其频率加倍的主要贡献者是Niño3区域的对流气候态(图1b)，而决定Niño3区域的对流气候态的主要因素是太平洋东-西向海温梯度(图1c)。因此，校正模式系统误差，从而对太平洋东-西向海温梯度的变化进行更好的预估，就可以更准确地预估未来极端厄尔尼诺频率的变化。
该研究以过去110年（1901-2010）中的实际数据为参照，利用“集现约束”（emergent constraint）方法分析了CMIP5模式中的13种系统性偏差对热带太平洋东-西海温梯度变化的影响。这13种系统性偏差包括：1）热带太平洋Bjerknes反馈和 “恒温器”效应，2）热带三大洋相互作用，3）海温气候态，4）ENSO海气反馈过程，5）ENSO正负位相的不对称性（偏度）。结果发现，全球平均海温每增暖1℃，热带太平洋东-西向海温梯度变化会被高估约0.52℃（图2）。对上述模式系统性偏差进行订正后，海温增暖的最大值中心从原先预估的热带东太平洋转移到热带西太平洋，同时，热带太平洋信风将明显增强，而热带东太平洋区域对流和降水将减弱（图3）。
如图4所示，基于订正后的气候态变化，极端厄尔尼诺频率将几乎不变。可见，模式偏差对极端厄尔尼诺频率变化的预估有重要影响，甚至可以改变极端厄尔尼诺频率变化的增减符号。因此，努力提高模式的模拟性能，减少系统性偏差，是准确预估热带太平洋气候变化以及极端厄尔尼诺事件频率变化的前提。
图1 未来极端厄尔尼诺频率的变化与（a）过去110年赤道太平洋东风趋势和（b）Niño3区域对流平均态变化之间的线性关系；(c) 未来Niño3区域对流平均态变化与热带太平洋东-西海温梯度变化之间的线性关系
图2 模式13个系统性偏差对东-西海温梯度变化的影响
图3 订正模式偏差影响后，热带太平洋气候态的变化（a）海温，（b）对流（omega，向上为负）, (c) 降水
图4 厄尔尼诺频率变化
论文信息：Over-projected Pacific warming and extreme El Niño frequency change due to CMIP5 common biases. Tao Tang, Jing-Jia Luo, Ke Peng, Li Qi & Shaolei Tang. National Science Review. https://doi.org/10.1093/nsr/nwab056.