近日，物理海洋教育部重点实验室在npj Climate and Atmospheric Science期刊发表了题为“Synergistic effect of boreal autumn SST over the tropical and South Pacific and winter NAO on winter precipitation in the southern Europe”（《北半球秋季热带及南太平洋海温和冬季NAO对欧洲南部冬季降水的协同影响》）的最新研究成果，发现北半球秋季热带及南太平洋海表温度（SST）和冬季北大西洋涛动（NAO）对欧洲南部冬季降水增强具有协同作用，并利用海-气耦合桥过程揭示了其内在物理机制。该成果由实验室在读博士研究生唐欣欣为第一作者，“筑峰人才工程”第一层次李建平教授为通讯作者合作完成。

　　降水变化对全球及区域经济、社会和生态等具有重要影响，其变化往往受到多强迫因子的作用。前人研究表明，冬季NAO以及冬季热带太平洋SST对欧洲南部冬季降水（SEWP）具有重要的调节作用，但南太平洋SST是否可以直接或间接调控欧洲降水，目前尚不清楚；同时，从协同作用角度分析秋季热带及南太平洋SST和冬季NAO对SEWP的影响，可以增强对SEWP年际变率的理解，为认识其变化和可预测信号提供基础理论支撑。

图1：(a)(c)分别表示TSPT和NAO单独与它们联合事件下DJF降水异常的合成。(d)和(e)分别表示TSPT与NAO单独事件响应的线性叠加和联合事件的非线性响应分量。(f)为图(a)(e)中DJF SEWP的区域平均。(a)(c)右上角的“r”表示正SEWP占总SEWP事件的比例，(a)(c)中黑色网格和(f)中的黑色斜线表示通过了0.1的Bootstrap显著性检验，(e)中的红色打点和(f)中的红色斜线表示具有显著的协同作用

　　该研究采用李建平教授课题组首先提出的协同作用诊断方法和海-气耦合桥理论，发现秋季热带和南太平洋SST三极子模态正位相（TSPT）与冬季NAO负位相（NAO）的联合事件对SEWP的增多具有显著协同作用，联合事件下的SEWP是NAO单独事件的2倍，且SEWP增多的概率为100%。研究进一步发现，该协同作用除了归因于单独因子响应的线性叠加，还与SEWP对两者的非线性响应有关（图1）。动力机制研究表明，秋季TSPT可以持续到冬季，当冬季NAO发生时，随着北美和大西洋副热带西风急流的增强，冬季TSPT在对流层高层激发显著偏强的Rossby波能量从热带和南太平洋传播到北大西洋-欧洲地区，同时从格陵兰岛向东南传播到南欧和地中海的波能量显著增强（图2）。这表明，TSPT可以通过海-气耦合桥过程与NAO协同增强北大西洋-欧洲区域环流。NAO和TSPT对东大西洋和不列颠群岛上空异常增强的气旋式环流的协同作用，增强了从北大西洋到地中海和南欧的水汽输送，且偏强的西风急流有利于南欧的风暴活动增强，进一步有利于SEWP的增多。

图2：第一行表示SON（左）和DJF（右）的SSTA分布，其中红色（蓝色）阴影表示NAO与SSTA（）联合事件下的SEWP比与SSTA（）联合事件下的SEWP更强，打点表示具有协同作用。第二行表示TSPT+单独事件及其与NAO联合事件下与TSPT和NAO有关的Rossby波射线

　　该研究强调了大气内部变率和前期SST强迫的协同作用，对于理解降水的年际变率具有重要价值，协同作用通过多因子强迫的线性叠加和非线性作用来实现，这一发现加深了对多因子与特定动力学过程之间复杂关系及其响应的认识。研究工作得到了国家自然科学基础科学中心、重点基金、崂山实验室、山东省重大基金等共同资助。

文章引用：

TANG X. -X., and J. -P. Li*, 2024: Synergistic Effect of Boreal Autumn SST over the Tropical and South Pacific and Winter NAO on Winter Precipitation in the Southern Europe. npj Climate and Atmospheric Science, 7(1), 78, https://doi.org/10.1038/s41612-024-00628-y.