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Feng Zhu 等人来自南京信息工程大学大气科学学院、南加州大学地球科学系、亚利桑那大学树木年轮研究实验室等机构的研究团队在《Nature Communications》上发表了题为“Re-appraisal of the ENSO response to volcanism with paleoclimate data assimilation”的研究论文。

该研究属于气候学领域，旨在重新评估火山活动对厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的影响。自20世纪80年代以来，关于爆炸性火山喷发是否会影响ENSO相位的争论一直存在。一些基于树木年轮的研究发现，在大型火山喷发后的次年会出现正ENSO相位，而最近来自热带太平洋中心的珊瑚数据则表明，在过去一千年中，火山活动对ENSO没有统一的响应模式。本研究通过古气候数据同化技术整合树轮和珊瑚代理记录，重建ENSO状态并重新评估这种关系。

研究包括多个步骤。首先，研究团队使用了古气候数据同化（Paleo-DA）算法，将珊瑚和树木年轮数据分别同化到重建模型中。珊瑚档案因其地理接近ENSO活动中心而被选为ENSO重建的自然选择，但其时间跨度有限，只能通过拼接单个珊瑚记录来形成不连续的记录。最长且最完整的珊瑚ENSO记录位于帕尔米拉环礁，覆盖了过去1000年的535年。树木年轮代理记录则具有长时段、精确日期和大量复制的特点，但它们依赖于热带太平洋与当地降雨和温度异常之间的遥相关联系，容易受到混淆因素的影响。研究团队分别同化了两种数据，并比较了它们的结果。

其次，研究团队评估了火山活动对ENSO的影响。为了进行公平的比较，他们选择了根据Evolv2k版本3数据集定义的大型火山喷发事件（VSSI大于6 Tg S），并重点关注帕尔米拉珊瑚记录可用的时间段。通过广泛使用的叠加时期分析（SEA）方法评估了强迫ENSO响应。结果显示，无论是珊瑚还是树木年轮数据，都没有显著的Niño 3.4复合值高于随机抽取的非火山年份，即使是在相对宽松的90%水平下。

第三步是结合珊瑚和树木年轮数据进行综合分析。验证统计数据显示，结合后的重建结果相比单独使用珊瑚或树木年轮数据略有改进，R²=0.66，CE=0.65。更重要的是，结合后的重建填补了过去一千年中LMR（corals）的时间缺口，允许更大的火山喷发事件样本，从而更稳健地评估ENSO对火山活动的响应。

研究的主要结果表明，无论使用先前选定的13个事件还是过去一千年中的所有22个大型火山喷发事件，叠加时期分析（SEA）均未显示喷发后一年有显著的Niño 3.4复合响应。然而，在后者情况下，第二年的响应突破了95%的显著性水平。这一响应在排除仪器时代事件时消失，表明这些近期事件对结果的影响较大。

研究得出结论：利用最先进的数据集和方法，结合珊瑚和树木年轮记录的优势，现有证据并未检测到过去一千年中爆炸性火山活动对ENSO相位的影响。这一结论与Dee等人（2020）一致，现在得到了珊瑚和树木年轮重建的独立支持，并且对许多方法学选择具有鲁棒性。研究团队承认，珊瑚和树木档案都存在随时间推移的数据缺失问题，减少了重建集合平均信号方差。此外，帕尔米拉珊瑚记录的时间缺口限制了火山喷发事件和非火山年份的数量，使得比较不够稳定。

本研究的重要发现包括：1）火山活动对ENSO的影响可能较弱；2）事件选择是影响结论的关键变量；3）珊瑚和树木年轮记录的结合可以弥补各自的局限性。研究方法的新颖之处在于使用古气候数据同化技术整合多种代理记录，提供了更全面的ENSO重建。

此外，研究还讨论了影响ENSO响应的多种因素，包括火山喷发的强度、位置和季节，以及ENSO状态的预条件。这些因素必须对齐才能促进ENSO事件的发展，提供可预测性的来源。因此，缺乏观察到的一致关系可能是由于对这些因素的知识不完善。即使在控制喷发时间的情况下，叠加时期分析（SEA）仍然显示出不一致的ENSO响应，表明需要联合确定所有因素或更大规模的集合来识别共同趋势。

这项研究通过整合多种代理记录和先进的数据分析方法，为理解火山活动对ENSO的影响提供了新的视角，强调了事件选择的重要性，并指出了未来研究的方向。