近日，中国科学院海洋研究所海洋中小尺度动力学研究组在Nature旗下Communications Earth & Environment期刊发表研究成果。该研究首次提出，由海洋浮游植物引发的加热反馈过程，是重塑多年拉尼娜事件演变的关键物理－生态学耦合新机制，为理解与改进厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）预测提供了全新视角。

拉尼娜现象是热带太平洋中东部海表温度持续异常偏冷的气候事件，其中持续时间超过两年的“多年拉尼娜”，对全球气候及生态系统的累积影响更为深远且持久（图1）。近年来，这类多年拉尼娜事件发生频率显著上升，气候模型预测其在本世纪末可能进一步增多，但海洋生物地球化学过程如何响应并反馈多年拉尼娜事件，目前仍处于未知状态。

图1 1998~2000年三连拉尼娜春末夏初海表叶绿素的异常分布（绿色代表增加，亮蓝代表减少）

研究团队结合历史观测资料与海洋物理-生物地球化学耦合模式开展模拟试验，系统揭示了多年拉尼娜期间叶绿素变率通过影响短波辐射穿透，进而重塑这一冷事件演变的内在机制。在多年拉尼娜期间，赤道东西太平洋的表层叶绿素对该事件的响应呈现显著差异。在赤道中西太平洋，持续增强的纬向平流过程驱动叶绿素连续两年呈现正异常，这些叶绿素正异常会促使短波辐射在海洋混合层被吸收，在多年拉尼娜初期抑制海表变冷；随后，这一过程引发混合层变浅及经圈环流增强，导致赤道中西太平洋持续变冷，使第二年拉尼娜强度增强8%。

与之相反，受西北太平洋反气旋环流与北太平洋经向模的联合影响，赤道东太平洋在拉尼娜第二年出现显著叶绿素负异常。叶绿素减少使得更多太阳辐射穿透至海洋深层，加热次表层海水，这些次表层暖水随后通过背景上升流输送至表层，导致赤道东太平洋第二年拉尼娜强度减弱45%。此外，叶绿素变率空间结构的差异进一步增强了赤道太平洋东西部海表温度梯度，通过海气耦合反馈进一步加剧了赤道中西太平洋的冷异常。研究同时发现，深层叶绿素极大值会进一步强化这一冷效应。

图2 浮游植物叶绿素引发的加热效应重塑多年拉尼娜的时空演变

该研究首次阐明了浮游植物加热反馈在年际尺度上的复杂效应，证实其对多年拉尼娜事件具有关键调控作用。这项成果不仅为改进ENSO预测模型提供了关键物理依据，还将深化全球变暖背景下极端气候－生态事件演变规律的研究，为防范相关气候风险提供重要科学支撑。身形微小的浮游植物，实则在地球气候调节中占据举足轻重的地位。这项研究发现，海洋微型生物能够影响多年持续性拉尼娜等重大气候事件的演变进程。

该研究由中国科学院海洋研究所、南京信息工程大学与北京师范大学联合完成，得到国家自然科学基金等项目资助。

论文信息：

Tian, F.*, Zhang, R.-H. *, Wang, X, & Liu, C. (2026). Phytoplankton-induced radiation effects reshape the evolution of multi-year La Niña. Commun Earth Environ (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03680-z