20世紀90年代末期之後,全球尺度的氣候系統均發生了不同程度的年代際變化,其中熱帶低緯地區1998/99年後氣候系統的年代際差異尤其顯著☞,例如ENSO(厄爾尼諾-南方濤動)振幅變弱➗、周期變短、中太平洋型ENSO事件頻發👩🏻⚖️、熱帶太平洋地區異常對流區西移等等。熱帶降水的異常變化直接影響周邊大氣熱源的強弱和時空分布🧚🏽♂️,通過動力和熱力作用顯著影響全球範圍內的天氣⏏️、氣候異常。作為全球能量的重要供給源,熱帶信號模擬的優劣常常是決定氣候模式準確性的重要環節🧎♂️。然而,在不同年代際背景下👱🏿♀️💒,熱帶降水與中高緯度環流異常之間的物理聯系是否存在年代際差異尚未得到全面揭示,尤其在20世紀90年代末期之後二者的異常變化及其物理聯系尚不清楚。
沐鸣2/大氣科學研究院溫之平教授課題組針對此次年代際變化的研究發現,20世紀90年代末期前後,熱帶太平洋地區冬春季降水的季節演變過程也發生了明顯的年代際變化(如圖1所示)🧑💻:前一時段冬春降水季節演變的主模態呈東太平洋(EP)型ENSO事件的降水異常🖕🏽,降水異常中心隨季節演變東移減弱🤸🏻♂️;後一時段的主模態轉變為中太平洋(CP)型降水異常👋🏼,降水異常中心隨季節變化僅在振幅上的減弱👩🏻🦯➡️,其中心位置穩定不變。熱帶冬春降水主模態的這一年代際轉變主要由熱帶太平洋溫躍層和風應力的年代際差異所致🟦,其激發的大氣遙相關型也表現出顯著的年代際差異,導致北美地區冬春季地表氣溫呈現完全不同的響應。
在此基礎上⛓️💥,課題組進一步分析了1990s末春季北太平洋大氣遙相關發生年代際變化的可能成因。相比於冬季而言,春季熱帶降水分布型及相應的大氣遙相關的年代際差異更加顯著。在1998/99年之前的ENSO衰減期春季,熱帶降水異常信號十分微弱👛,與其相聯系的大氣環流異常也幾近消失🧗;在1998/99年之後的ENSO衰減期春季,持續的熱帶降水異常使類太平洋-北美(PNA)大氣遙相關仍然維持。事實上👞,前一時段的北太平洋地區大氣環流異常的第一模態為類北太平洋(NPO)/西太平洋(WP)型的遙相關分布,後一時段則呈類https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-019-05042-2和https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-020-05334-y)。

圖1 冬春季熱帶太平洋降水擴展EOF(EEOF)時間系數PC1與沿10°S-10°N
降水異常(填色,單位:mm/day🏌🏻,打點區通過95%信度區域)、
垂直積分大氣熱源(等值線👨🏼🦰,單位🧕🏽:W/m2,從地表積分至100hPa)的回歸🧿:
(a)1980-1998年;(b)1999-2016年

圖2. 1998/1999年前後對流層高層大氣遙相關型年代際變化的可能原因:
(a~b)1979-1998年🤵🏻♂️;(c~e)1999-2018年
參考文獻:
Guo Y, Wen Z*, Li X (2020) Interdecadal change in the principal mode of winter–spring precipitation anomaly over tropical Pacific around the late 1990s. Climate Dynamics. 54, 1023–1042.
Guo Y, Wen Z*, Tan Y, Li X (2020) Plausible Causes of the Interdecadal Change of the North Pacific Teleconnection Pattern in Boreal Spring around the Late 1990s. Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-020-05334-y