近日，胡永云团队联合国内外合作者，在Science Bulletin发表题为“Eastern Pacific El Niño activated by the emergence of the Atlantic Ocean”的研究论文。通过对过去2.5亿年气候模拟结果的研究发现，随着热带大西洋在约8000万至7000万年前逐渐形成并扩宽，厄尔尼诺（El Niño）由中太平洋型主导转向东太平洋型主导。这一转变背后，是赤道大西洋通过大气环流遥相关改变了赤道太平洋的风场与洋流，进而改变了异常暖水出现的位置，最终导致了厄尔尼诺的类型转变。
厄尔尼诺在古气候中是什么模样？
现代厄尔尼诺是赤道太平洋海面异常增暖的现象，每2—7年出现一次，是最重要的气候模态之一，能够通过大气环流遥相关影响全球和区域气候。现代厄尔尼诺通常被分为两种类型：中太平洋型（CP）厄尔尼诺发生时，偏暖海水主要集中在赤道太平洋中部（图1上图），东太平洋型（EP）厄尔尼诺偏暖海水集中在赤道太平洋东部（图1下图）。这两种类型的厄尔尼诺的演变过程和气候影响各有不同（图1）。
图1: 现代中太平洋型(CP)（上图）与东太平洋型(EP)（下图）厄尔尼诺（El Niño）。CP 型的暖异常中心位于赤道太平洋中部，EP 型的暖异常中心偏向赤道太平洋东部。数据来源：ERSSTv5(https://www.ncei.noaa.gov/pub/data/cmb/ersst/v5/netcdf/)。
该团队前期的研究表明，厄尔尼诺在各地质历史时期均存在，但这两种类型的厄尔尼诺是否也存在？这是该项研究期望回答的问题。该团队利用全耦合地球系统模式 CESM，模拟了从2.5亿年前到工业革命前的气候状态。每个模拟试验运行超过5000年，并对最后500年的月平均数据进行分析，追踪赤道太平洋异常增暖中心的位置，再依据海温异常的演变过程识别厄尔尼诺类型。
模拟显示，厄尔尼诺在整个研究时段持续活跃，但类型在约8000万年前发生了突然转变（图2）。约2.5亿至8000万年前，中太平洋型厄尔尼诺占主导；约7000万年前至工业革命前，随着大西洋的形成，东太平洋型厄尔尼诺逐渐占优。
图2: 过去2.5亿年不同类型厄尔尼诺事件的数量。红色、黄色和蓝色分别表示中太平洋型（CP）、东太平洋型（EP）和强全海盆型（ST）事件。Ma 表示百万年前，PI 表示工业革命前。图片来源：论文图1b。
海陆格局的变化如何造成厄尔尼诺类型的变化？
在地质历史时期，海陆分布和气候状态都在变化，如何厘清大西洋的作用？研究首先比较了两组古气候模拟：一组让二氧化碳浓度和太阳辐射随地质时期变化，另一组将二者固定。两组模拟试验中，厄尔尼诺类型均在8000万年前发生了类似的转变，支持海陆格局的变化是厄尔尼诺类型变化的关键。
研究团队进一步设计了四组理想化试验，逐步改变海盆配置。当模型中只有一个类似太平洋的海盆时，无论海盆较宽还是较窄，得到的都是中太平洋型事件；加入大西洋后，东太平洋型事件出现，占比达到41%；在此基础上开放连接两洋的中美洲海道，东太平洋型的占比进一步升至76%。上述比例均为理想化模拟结果。
热带大西洋如何影响热带太平洋？
连接两大洋的关键是沃克环流，即热带大气沿东西方向形成的翻转环流：空气在部分区域上升，在另一些区域下沉，并通过高空和近地面的气流相连。当赤道大西洋扩宽到足够程度时，其海面东西温差驱动的大西洋沃克环流得以建立，并通过跨洋大气联系削弱太平洋沃克环流（图3），改变赤道太平洋的表面风场，即更易形成赤道太平洋西风异常。
风场的变化进一步影响海流。在约8000万至7000万年前的转变前后，模拟中与厄尔尼诺相关的纬向海流异常中心向东移动约20—30个经度。与洋流异常相对应的热量输送位置随之东移，异常增暖更容易向东部海域发展，从而有利于东太平洋型厄尔尼诺形成。中美洲海道的开放还会调整海流及海温梯度，进一步加强这一趋势。
图3: 大西洋形成影响厄尔尼诺类型的机制示意图，以约7000万年前（70 Ma）的海陆格局为例。红色虚线表示太平洋沃克环流，红色实线箭头表示大西洋沃克环流。大西洋通过跨洋大气遥相关与太平洋联系在一起，大西洋海温异常激发太平洋赤道西风异常，推动偏暖海水由中部向东部移动；CP 和 EP 分别表示中太平洋型和东太平洋型。图片来源：补充材料图 S13。
从大陆漂移到年际气候变化
这项研究将构造时间尺度的大陆漂移与年际时间尺度的厄尔尼诺变化联系了起来。发生在太平洋的气候振荡，其长期演化可以受到另一大洋地理格局的影响。赤道大西洋裂解后建立的跨洋大气环流联系，改变了太平洋的风场、海流和增暖位置，为理解厄尔尼诺多样性提供了一个从全球海陆格局出发的全新视角。
研究提出的深时类型转变来自气候模拟，还有待能够区分厄尔尼诺类型的地质记录进一步检验；其揭示的跨洋作用机制，则为探索海陆格局如何塑造气候变率提供了明确的物理线索。
作者及相关信息
论文由北京大学、中国地质大学（武汉）、厦门大学、中国科学院青藏高原研究所、中国海洋大学和美国俄亥俄州立大学等单位合作完成。吴晟与邓琪敏为共同第一作者，胡永云和刘永岗为共同通讯作者。研究获得国家自然科学基金项目（42488201、42405051、42305058、42225606）资助，计算工作在北京大学高性能计算平台完成。
论文信息
Wu, S., Deng, Q., Hu, Y., Liu, Y., et al. Eastern Pacific El Niño activated by the emergence of the Atlantic Ocean. Science Bulletin (2026).
https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.10.063信息来源：北京大学大气与海洋科学系
