ENSO是发生在赤道中东太平洋3到7年周期的冷暖振荡现象，对全球气候和生态环境有显著的影响。如在ENSO暖事件时，拉丁美洲和我国长江流域易出现洪涝灾害，而在澳大利亚、印度尼西亚、南亚次大陆和巴西东北部易遭受干旱。随着全球温室气体排放的增加，气候正在经历变暖。因此，预估全球变暖下ENSO的变化一直是气候学研究的重要目标。
以往的预估研究主要是基于IPCC的数值模式模拟，但数值模式自身的缺陷给预估带来了很大的不确定性。数值模式物理过程和初始场细微的差异，可能会带截然不同的ENSO预估结果，从而很难在数值模拟中获取可信的ENSO变化信号。能不能基于物理学理论来进行预估呢？
本研究基于热力学理论提出了一个新的ENSO变化机制。根据克劳修斯水汽方程，大气饱和水汽压是随着温度增加而接近指数增长，导致水汽对温度的响应随着温度增长而增强。因此在全球变暖背景下，同样振幅的ENSO能导致更大的对流层水汽异常，进而造成更大的全球大气环流、气温和降水异常（图一）。非常有意思的是几乎所有的CMIP5和CMIP6数值模式的模拟结果和理论推测一致(图二)。
这项研究将为全球变暖下ENSO的变化提供一个新的约束理论，减少ENSO预估的不确定。同时该理论清晰的指出全球变暖下ENSO的气候影响将显著增强，表明未来ENSO可能会造成更大的气候灾害。
论文第一和通讯作者是中科院大气所胡开明副研究员，黄刚研究员为共同通讯作者，合作者包括大气所黄平研究员、日本东京大学Yu Kosaka副教授、和美国斯克利普斯海洋研究所谢尚平教授。
该研究得到了国家重点研发计划全球变化及应对专项“三大洋相互作用对全球气候变化影响的评估、预测和预估”（ 2019YFA0606703)、国家基金委重点项目“全球变暖背景下海洋的快慢响应过程及对东亚区域气候的影响”（41831175）、第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0102）、中国科学院战略性先导科技专项（A类）“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”（ XDA20060500）等共同资助。
图一：全球变暖下ENSO影响变化示意图。全球变暖下大气边界层水汽、热带降水、对流层温度和大气环流对ENSO的响应增强。
图二：变暖情景（红色）和当前情景（蓝色）下ENSO导致的热带平均绝对湿度异常（a）以及200hPa高度温度异常（b）的对比。
论文链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41561-021-00730-3
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