为什么模型预测总搞错赤道太平洋的变暖趋势？出现观测模型不一致

现状观测到赤道太平洋西部明显变暖，但东部几乎没变化，甚至有些地方变冷，这种“西暖东冷”的现状在过去70年持续存在，海表温度梯度增强，然而，大多数气候模型模拟结果呈现东部变暖比西部更强，导致SST梯度减弱，这与现实完全不符，这是为什么呢？

为什么会出现观测和模拟结果矛盾现象呢？

为了寻求答案，研究团队对比了观测数据和11个CMIP6气候模型，重点分析两个问题，一个是东太平洋冷舌区为何没变暖？模型的次表层冷却为什么没传递到海表？

通过观测数据发现，东太平洋冷舌区为何没变暖主要跟埃克曼输送增强有关。赤道中太平洋的东风贸易风在过去几十年增强，由于东风增强，将表层海水推开，深层冷水上涌，埃克曼输送增强，使得次表层冷却。而且东太平洋本身就有强上升流，上升流区冷水容易被带到表层，抑制变暖。

冷却最强的区域位于东经140°W，深度约在135米的区域。次表层冷却强度为-0.3°C/十年，次表层冷却使冷舌区海表温度趋势比全球平均低0.1°C/十年。

而模型数据方面，也预测到次表层在冷却，但是存在3大偏差，主要为位置偏差、强度偏差、混合层稳定性偏差。相对冷却最强区域位于东经140°而言，观测数据冷却中心偏移，达到154°W，且深度更深，达到160m，导致于海表温度脱钩。另外，强度方面，模型预测次表层冷却强度为-0.2°C/十年，比观测弱，使冷舌区海表温度趋势增加0.2°C/十年。

此外，模型预测次表层冷却传不到海表，与表层脱钩。海洋表层与次表层的热量交换依赖湍流混合，而混合强度由理查德森数决定，模型预测理查德森数上升，混合弱海洋稳定性增强阻碍冷却上传。

为什么模型会出错？主要是气候敏感性过高，模型全球变暖速率为+0.12°C/时间，高于观测数据的+0.08°C/十年，由于偏高的海表温度导致上层海洋分层更强抑制混合，进而影响大气环流响应失真。此外，模型普遍高估北太平洋变暖，导致北半球增温偏差，引发从南半球跨赤道的虚假风，这会削弱赤道东风，进一步减少冷却上传。

这项研究首次系统量化了模型在赤道太平洋SST模拟中的偏差来源。

图：观测和大型集合 (LE) 模拟的海面温度 (SST) 和次表层温度趋势🔽

(a) 合成赤道 (5°S ∼ 5°N) 海表温度趋势 (°碳/十年）基于 HadISST、ERSSTv5、Centennial 现场观测估计和 Kaplan 的 1958–2022 年复合赤道强迫 SST 趋势（°C/十年) 跨越 11 个 LE (支持信息 S1中的表 S1 )，(c) 合成赤道次表层温度趋势 (°C/十年)，基于 ORAs5 (1958–2022 年)、SODA2.2.4 (1958–2008 年)、Ishii (1958–2012 年) 和 EN4 (1958–2022 年)，以及 (d) 合成的赤道强迫次表层温度趋势 (°C/十年）跨越 11 个 LE。（c）和（d）中的虚线表示最大地下冷却的深度和经度。

❓思考题：观测中，赤道东太平洋冷舌区未变暖的关键原因是什么？

A.太阳辐射减少
B.深层冷水上涌
C.海洋盐度增加
D.火山活动降温

参考文献：Seager, Richard; Jiang, Feng; Cane, Mark A.，Subsurface Cooling and Sea Surface Temperature Pattern Formation Over the Equatorial Pacific. JGR Oceans，https://doi.org/10.1029/2024JC022222