近日，南方科技大学环境科学与工程学院副教授曾振中团队对太平洋年代际涛动对气候要素长期变化的影响开展研究，在学术期刊The Innovation Geoscience和Science Bulletion分别发表题为“Lagged effect of the Pacific Decadal Oscillation on decadal variation in global land precipitation”和“Changing footprint of the Pacific Decadal Oscillation on global land surface air temperature”的研究论文。

图1 太平洋年代际涛动正相位时影响大气和陆地降水示意图

温度和降水是气候系统中最为关键的要素之一。除了受到厄尔尼诺等短期现象的影响外，北太平洋上存在一种持续时间超过十年的海温模式——太平洋年代际涛动（PDO），对气温和降水的年代际变化起着至关重要的作用。本论文深入探讨了PDO与全球陆地范围内气温和降水之间的关联。

太平洋年代际涛动（PDO）是北太平洋主要海温模式，反映了海表温度和大气压力的变化。PDO大约有20到30年的周期，正负相位交替出现，对太平洋地区和全球气候系统产生深远影响，研究发现全球变暖停滞和处于负相位的PDO有关。然而，PDO在陆地温度上的影响足迹范围尚未确定，这种影响如何随着时间变化仍然未知。

研究采用了自1901年以来的全球陆地温度再分析数据，以量化PDO的影响范围及其对气候变暖速率变化的影响。自20世纪初以来，PDO从负阶段向正阶段转变时，相关地区变暖加速度一直相当高，变暖的地区不断扩大。与此同时，PDO从正阶段向负阶段转变时所带来的降温效果（抵消人为变暖）正在全球范围内缩小。这种变化意味着，PDO的下一次从负相位向正相位转变将会带来一段全球迅速变暖时期。

图2 PDO指数和全球陆地温度关系及其变化

PDO对气候系统的显著影响还体现在降水上。研究发现，全球陆地平均降水对PDO的变化存在显著的滞后效应。在PDO的正相位期间，北太平洋东部的海温高于平均水平，中部出现马蹄形的相对低温。这种持续的海温异常会对大气环流产生影响，在北太平洋区域形成巨大的涡旋，这些大气涡旋通常结合受温度影响的海面气压，从低压区向高压区输送大量水汽带去降雨。相反，高压区向低压区的大气则相对干燥。这个过程中海洋和大气的持久的相互作用形成正反馈和大气涡旋，进而影响陆地的降水格局，需要一定时间实现，这也是有滞后现象的重要原因。整体而言，降水对PDO的变化显示出大约一年的延迟响应。文章还通过信息流方法获得了统计上的因果关系，即PDO导致了降水的变化。

图3 太平洋年代际涛动处于正负相位时对陆地降水影响的空间异质性，且引起的降水异常变化幅度不同

在过去，人们通常会研究不同海洋模式对温度降水的影响。本研究专注于对长时间内海温变化，特别是北太平洋海温与温度、降水滞后关系的定量描述，旨在推动人们对全球变暖及水循环的理解，同时有助于相关领域更准确地预测气候变化。

论文的第一作者为环境科学与工程学院2022级硕士研究生梁莉莉，副教授曾振中为通讯作者，南科大为论文第一单位，合作作者还包括环境科学与工程学院2021级硕士研究生梁时婧、研究助理教授王大山、研究助理教授徐荣嵘，法国国家科学研究中心气候动力学实验室教授李肇新，气候与环境科学实验室教授Philippe Ciais，泰国梅州大学教授Alan D. Ziegler，哥德堡大学教授陈德亮，南京大学教授袁慧玲。该研究得到了国家自然科学基金和南方科技大学启动基金的资助。

论文链接：

1. http://dx.doi.org/10.1016/j.scib.2023.12.004 

2. https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-geo.2023.100034

供稿：环境科学与工程学院

通讯员：孟珍

主图：张为创、徐梓宸

编辑：曾昱雯