此文原载于热带气象通讯（2006）现发到网上是想引起网友的兴趣．

              

众所周知, ENSO是现今地球上最强的气候信号。其直接成因基本上可归结为发生于热带太平洋的一种海洋-大气相互作用所激发的耦合现象。ENSO究竟是线性系统,还是非线性系统? 长期以来一直是研究人员关注的问题。

 研究认为，ENSO现象的物理机制，本质上属于一种由随机天气事件所强迫的耦合非线性振荡系统。北半球环流对ENSO的响应是通过海气相互作用而产生的，例如，由深对流所控制的非线性热力过程，使得中纬度环流具有非线性响应。ENSO的主要特征之一，是它清晰地表现出正负位相（El Nino和Na Nina）之间的非对称性振荡图象。一个很自然的问题是，如何更有效地诊断这种非对称性特征。研究表明，对于一个给定的系统，考察其非线性特征的最好方法是基于概率分布的时间序列分析。Penland 和 Sardeshmukh(1995) 分析了41年（1951-1990）月平均Nino 3海区 SSTA的正态性。为了证明用高斯白噪声驱动线性系统的有效性，他们指出，SSTA在极端暖事件和极端冷事件两者之间的振荡中,其高斯特征的对称性是有偏的,但并未讨论其偏度大小，也未考虑其统计检验问题。Trenberth (1997) 的研究指出，Nino 3区SSTA在1951-1997年间有很强的偏态性。Burgers 与Stephenson (1999) 研究发现，观测的Nino 3 指数具有明显的正偏态。他们用偏峰度矩量评价了各种Nino指数的非正态性。不过，所有这些度量都是基于非稳健的敏感性较强的统计方法。

采用一种由简单的非线性传传递函数所控制的随机模式来模拟ENSO非对称振荡，其效果很好。它是基于一种稳健的统计技术方法所设计的模式。一般说来，气候模式用于ENSO模拟的结果正确与否对于从物理上解释ENSO振荡（即ENSO变率）具有极为重要的理论和实践意义。早期的气候模式仅仅只能模拟出热带太平洋SST年际变率典型振幅的50%左右，现在的全球耦合模式虽已有很大改进，然而，其模拟ENSO的能力，并不乐观。有相当多的模式模拟热带西太平洋SST的方差，不是过高就是过低，尤其是对热带太平洋SST年循环的模拟比较差。其主要缺点是过低的估计中西热带太平洋的风应力方差。事实上，Nino 3区SSTA的方差是十分显著的。此外，不少耦合模式常常并不能准确地模拟出ENSO变率的其它特征，例如，事件周期及其非线性特征，有些全球耦合模式所得到的较短的3-4年周期（见Timmermann etal(1999),AchutaRao etal(2002)  ,Meehl etal(2001)）显然并不符合事实。

Burgers 和Stephenson(1999)就曾指出，一些耦合模式并不能重复产生观测的偏度峰度，因而对于正确揭示ENSO现象的非线性特征来说，其模拟是失败的。Hannachi, Stephenson 和 Sperber(2002), 利用一个简单的非线性随机模式估计了ENSO的非线性特征，他们对Nino 3区SSTA和斜温层深度距平进行模拟与观测的对比分析发现，在Nino 3区，由于活跃着海水混合过程，SSTA饱和值（即最大值）仅仅出现在斜温层深度较深的情况下，当斜温层深度较浅时，SSTA与斜温层深度距平呈线性关系。这些结果并不支持Zebiak和Cane(1987)以及Battisi(1988)等人所假设的“在斜温层深度较浅时就达到饱和”的观点。而且，观测到的年循环还证明了贯穿于一年内各月的变率非均匀性，在11和12月具有最大的年际差异，而在秋冬月份其正偏态最为明显。

根据对参加El Nino国际模拟比较计划（ENSIP）的24个全球耦合模式所进行的考察分析表明，大多数耦合模式（其中有13个）都低估了在Nino 3指数中存在非线性特征的问题，它们认为在99%置信水平上，Nino 3指数是正态的。仅只有少数耦合模式显示出明显的非线性特征并与观测结果有各自不同的差异。此外，在对Nino 3区SSTA的研究中还发现，背景平均态对Nino 3海表温度的影响并不明显或者平均态与Nino 3区SSTA之间具有显著关系的证据并不多。

总之，近年的研究表明，Nino 3区SSTA具有明显偏离正态的非线性振荡特征（Burgers 和Stephenson(1999) ,Sardeshmukh 等人(2000)）。许多气候模式涉及到或深或浅的斜温层深度问题表明，背景垂直扩散过程可能是Nino 3区SST年际变率的主要影响因子。非常有趣的是，由于存在陡峭的斜温层，尽管垂直扩散参数较小的取值也将会导致较大的ENSO方差，这种参数数值的微小变化对海表温度的非线性特性具有很大的影响(Meehl etal(2001))。

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