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龚海楠等-NPJ: AMO主导了冬季AO太平洋中心强度的年代际变化
北极涛动（AO）是冬季热带外北半球大气环流最主要的模态之一，对北半球的天气和气候有着重要而深远的影响。已有研究表明，AO的空间结构并非恒定不变，特别是在太平洋区域的中心强度上，存在显著的年代际波动。然而，驱动AO太平洋中心年代际变化的具体机制仍不完全明晰，因此揭示这一变化背后的物理机制，对于提高基于AO的冬季气候预测具有至关重要的意义。
近期，中国科学院大气物理研究所的龚海楠等学者在《npj Climate and Atmospheric Science》上发表了他们的最新研究，进一步系统地探讨了冬季AO太平洋中心强度年代际变化的关键驱动因子及其物理机制。研究基于观测数据、数值模拟实验和CMIP6模式数据，发现大西洋年代际涛动（AMO）在调节近几十年AO太平洋中心强度变化方面发挥了重要作用。统计结果显示，在AMO负位相下，AO的太平洋中心强度往往增强，而在AMO正位相下，AO太平洋中心的强度则较弱 (图1)。
那么，AMO是如何通过物理机制影响AO的太平洋中心强度的呢？研究进一步发现，AMO的海温异常分布呈现典型的“向极放大”现象，即越靠近北大西洋高纬度极区，AMO的海温异常越强，而在中低纬度地区则较弱。因此，当AMO处于负位相时，北大西洋高纬度的冷海温异常进一步增强了中高纬度地区的南北温度梯度，这一变化通过热成风原理、正压和斜压不稳定性等动力过程使得中高纬度对流层西风加速，平流层极涡增强。增强的中纬度西风以及平流层极涡可以使得更多来自北太平洋地区向上传播的行星波受到强西风（极涡）反射，进入北大西洋，从而增强了这两个大洋之间大气环流的耦合。由于AO的变率本质上源自北大西洋，这种环流耦合使得更多北太平洋的大气变率被引入AO模态中，进而导致AO模态中的太平洋中心显著增强。
这一发现为理解AO空间模态的变化机制提供了更深刻的物理洞察，也为未来改进与AO相关的冬季气候预测提供了坚实的理论基础。该研究得到了国家自然科学基金（41925020,42075033,42275023）以及国家重点研发计划项目（2022YFE0106900）的资助。
论文信息：
1. Gong H.,L. Wang*,W. Chen,and D. Nath,2018: Multidecadal fluctuation of the wintertime Arctic Oscillation pattern and its implication. Journal of Climate,31,5595–5608.https://doi.org/10.1175/JCLI-D-17-0530.1
2. Gong,H.,L. Wang*,W. Chen,R. Wu,W. Zhou,L. Liu,D. Nath,X. Lan,2019: Diversity of the Wintertime Arctic Oscillation Pattern among CMIP5 Models: Role of the Stratospheric Polar Vortex. Journal of Climate,32,5235–5250.https://doi.org/10.1175/JCLI-D-18-0603.1
3. Gong,H.,K. Ma,B. Liu,J. Cohen,L. Wang*,2024: Structural fluctuations of the Arctic Oscillation tied to the Atlantic Multidecadal Oscillation. npj Climate and Atmospheric Science,7,260.https://doi.org/10.1038/s41612-024-00805-z
图1：(a) AMO负位相下冬季AO的空间型分布，（b）同（a），但为AMO正位相下的结果。
