气候模型里的“反季侦察兵”:科学家如何给“多年拉尼娜”做体检?
在全球变暖的今天,“拉尼娜”正变得越来越“难缠”。拉尼娜是西班牙语“小女孩”的音译,指赤道中东太平洋海水大范围异常变冷的现象。通常情况下,一次拉尼娜事件持续数月到一年就会结束。但近年来,这个小女孩似乎学会了“连续剧”的本事——一次冷完还不够,紧接着又来第二次,形成持续两年甚至更久的“多年拉尼娜”。1998年以来发生的6次拉尼娜事件中,有5次都持续了两到三年,破坏力远超单次事件,会引发更持久的干旱、洪水等极端天气。
面对这个越来越频繁的“坏脾气小女孩”,科学家们迫切需要知道:未来的气候会怎样?我们的气候模型能准确预测她吗?该项研究,就像给全球顶尖气候模型做了一次严格的“体检”。在近期发表的《Consecutive La Niña events in CMIP6 historical simulations: assessment and bias analysis》(CMIP6历史模拟中的多年拉尼娜事件:评估和偏差分析)一文中,Shan Liu(刘珊)等研究人员评估了参与国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的模型,这些模型正是联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布气候评估报告的核心工具。

图1 基于出现频率比和A指数绝对偏差的两种模式分组。蓝框内为偏差较小的A组模式,红框内为偏差较大的B组模式。模式编号与文中表1所列一致。
结果令人警醒:这些世界顶尖的模型被分成了“优等生”(A组)和“偏科生”(B组)两类。优等生模型能成功模拟多年拉尼娜的关键特征——第一年冬天降温后,第二年夏天海温会短暂回暖,紧接着冬天再次降温,形成“双次降温”的经典节奏。而偏科生模型只能模拟一次持续不断的降温,完全无法再现中间的“夏季喘口气”和第二年的“回马枪”。

图2赤道太平洋(5°S–5°N平均)海表温度异常在合成多年拉尼娜事件期间的经度‑时间剖面图:(a)A组模式,(b)B组模式,(c)SODA,以及(d)B组与A组模式的差值(B组‑A组)。黑色和灰色点影分别表示采用双尾学生t检验时差值在0.05和0.10显著性水平上显著的区域。
问题出在哪?研究团队像侦探一样追查到了“温跃层反馈”这个关键机制。在偏科生模型中,海洋深处的冷水上翻过程被严重高估了,导致表层海水迟迟无法回暖。仅此一项偏差,就贡献了导致失败负偏差的46.4%。

图3 B组与A组模式之间(2°S–2°N,180°–90°W区域平均)混合层动力与热力项差值的时间序列。黑线表示海表温度异常的时间倾向(dSSTA/dt),其余各项含义同前文所述。阴影表示基于自助法(Bootstrap)进行10 000次随机抽样得到的1个标准差范围。
这项研究的意义在于,它不仅为当前气候模型找到了关键“病因”,更为下一代模型的升级指明了方向。精准诊断模型偏差,是提升气候预测准确性的关键一步——只有这样,我们手中的“数字地球”才能更准确地预判未来,帮助人类社会更好地应对气候变化的挑战。
原标题
Consecutive La Niña events in CMIP6 historical simulations: assessment and bias analysis
作者
Shan Liu, Licheng Feng, Ronghua Zhang, Cuijuan Sui & Haiyan Wang
引用链接
https://doi.org/10.1007/s13131-025-2579-9



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