En tillförlitlig prognose av extrema El Niño-frekvensförändringar i ett framtida varmare klimat är avgörande för att hantera socioekonomiska aktiviteter och människors hälsa, strategiska politiska beslut, miljö- och ekosystemförvaltning, och katastrofbegränsningar i många delar av världen. Tyvärr, långvariga vanliga fördomar i CMIP5-modeller, trots enorma ansträngningar på utvecklingen av numeriska modeller under de senaste decennierna, gör det svårt att uppnå en tillförlitlig projektion av den extrema El Niño-frekvensförändringen i framtiden. Medan ökad uppmärksamhet har ägnats att uppskatta möjliga effekter av modellers fördomar, det är ännu inte helt förstått om och hur mycket modellernas gemensamma fördomar skulle påverka projektionen av den extrema El Niño-frekvensförändringen under kommande decennier. Detta är en brådskande fråga som måste lösas.

Enligt den ursprungliga projektionen av CMIP5-modeller, den extrema El Niño, definieras av Niño3 konvektion, skulle öka två gånger i framtiden. Dock, Prof. Luo och hans forskargrupp finner att modeller som producerar en hundraårig östlig trend i det tropiska Stilla havet under 1900-talet skulle projicera en svag ökning eller till och med en minskning av den extrema El Niño-frekvensen under 2000-talet. Eftersom den hundraåriga östtrenden systematiskt underskattas i alla CMIP5-modeller jämfört med det historiska rekordet, en rimlig fråga är om denna gemensamma förspänning kan leda till en överskattad frekvens av den extrema El Niño-frekvensändringen i modellernas ursprungliga projektioner (figur 1a).

Baserat på deras resultat, förändringen i frekvensen av extrem El Niño, som definierades av den totala konvektionen i det östra ekvatoriala Stilla havet (dvs. summan av medelvärdet och avvikelsevärdet för den vertikala hastigheten i Nino3-regionen), bestäms mestadels av medeltillståndsändringen av Nino3-konvektionen (Figur 1b). Dessutom, förändring i medeltillståndskonvektionen i Nino3-regionen är starkt kontrollerad av förändringen i öst-minus-väst havstemperaturgradienten (SST) som bestämmer den tropiska Pacific Walker-cirkulationen (Figur 1c). Därför, förändringen i den extrema El Niño-frekvensen som definieras av den totala konvektionen i Nino3-regionen kokar ner till förändringen i den tropiska Stilla havet öst-minus-väst SST-gradienten (dvs. 'El Niño-liknande' eller 'La Niña-liknande' förändring).

Genom att identifiera systematiska effekter av 13 vanliga fördomar i CMIP5-modeller för att simulera det tropiska klimatet under det senaste århundradet, de finner att förändringen i den tropiska Stilla havet öst-minus-väst SST-gradient i framtiden var betydligt överskattad i den ursprungliga projektionen. I skarp kontrast till den ursprungliga El Niño-liknande SST-uppvärmningen i framtiden som projiceras av CMIP5-modellerna, Pacific SST förändring, efter att ha tagit bort de systematiska effekterna av modellernas 13 vanliga fördomar, visar att den starkaste SST-uppvärmningen skulle inträffa i det tropiska västra Stilla havet snarare än i öster (d.v.s. en La Niña-liknande SST-uppvärmningsförändring), i kombination med starkare passadvindar över Stilla havet och undertryckt konvektion i östra Stilla havet.

Som nämnts ovan, förändring i frekvensen av den så definierade extrema El Niño skulle bestämmas av förändringen i Stilla havets medelstater. Därför, by carefully removing the impacts of the models' common biases on the mean-state changes, Luo and colleagues find that the extreme El Niño frequency would remain almost unchanged in the future.

Sammanfattningsvis, this finding highlights that the impacts of models' common biases could be great enough to reverse the original projection of the change in the tropical Pacific climate mean-states, which would largely affect the projection of the extreme El Niño frequency change in the future. Således, it sheds a new light on the importance of model bias-correction in order to gain a reliable projection of future climate change. Mer viktigt, this finding suggests that much more efforts should be put to improve climate models and reduce major systematic biases in coming years/decades.