揭示大西洋和太平洋年代际变率对欧亚大陆冬季气温的差异化影响及其预测潜力
近日,物理海洋教育部重点实验室在Journal of Geophysical Research: Atmospheres(《地球物理学研究杂志:大气》)期刊发表了题为“Distinct regional impacts of oceanic variability on Eurasian winter decadal surface temperature and predictability”(《海洋变率对欧亚冬季地表气温年代际变化及其可预测性的差异化影响》)的最新研究成果。研究揭示了大西洋多年代际变率(AMV)和太平洋年代际变率(PDV)对欧亚大陆冬季地表气温的不同影响及其动力—热力作用机制,并发现将海洋变率信息纳入预测模型可显著提高欧亚大陆冬季气温的年代际预测能力。成果第一作者为实验室/未来海洋学院/海洋与大气学院在读博士研究生王伊婷,通讯作者为物理海洋教育部重点实验室李姝珺副教授。
欧亚大陆是全球面积最大的大陆,也是全球人口和经济活动高度集中的区域。冬季气温的年代际变化不仅影响区域气候背景,也与能源需求、农业生产及极端天气事件密切相关。已有研究较多关注欧亚大陆局地气温变化及其海洋影响,但从全大陆尺度系统比较大西洋和太平洋年代际变率作用的研究仍相对有限,尤其是不同海洋信号如何通过动力和热力过程影响欧亚大陆气温,以及这些海洋信号能否转化为可利用的年代际预测信息,尚缺乏系统认识。
针对这一科学问题,研究团队基于观测与再分析资料识别出两类受海洋变率显著影响的欧亚大陆冬季气温年代际模态。研究发现,当AMV处于正位相时,北大西洋海温偏暖,通过激发向东传播的罗斯贝波列,在欧亚西北部形成高压异常;同时,巴伦支—喀拉海海冰减少进一步加强大气响应,冷空气平流使欧亚大陆中纬度地区降温。在此基础上,暖空气平流和地表辐射变化共同作用,最终形成欧亚大陆“北暖—中冷—南暖”的经向三极型气温异常(图1a)。相比之下,PDV主要表现为对欧亚大陆大范围气温的协同调节。当PDV处于正位相时,阿留申低压加深、西风急流增强,北太平洋异常信号通过罗斯贝波列向欧亚大陆传播,增强欧亚大陆暖空气平流;与此同时,东亚云量减少带来的向下短波辐射增强进一步加热地表,最终形成欧亚大陆大范围一致增暖的气温异常(图1b)。研究进一步利用大集合模拟试验验证了上述海气相互作用机制,并通过线性转置模型评估海洋变率对欧亚冬季气温年代际预测的贡献。结果表明,相比仅利用陆地气温信息的预测方案,同时引入AMV和PDV等海洋状态信息能够有效提高欧亚大陆冬季气温的年代际预测技巧。
因此,海洋年代际状态不仅是理解欧亚大陆气候低频变化的重要线索,也是提升冬季气温年代际预测能力的重要可预测信息来源。研究结果为深化大西洋、太平洋与欧亚大陆之间的气候联系认识,以及提高中长期气候预测水平提供了新的科学依据。研究工作得到国家自然科学基金面上项目、崂山实验室科技创新项目、山东省基础研究特区项目以及学校青年英才工程等项目的资助。

图1. 海洋年代际变率影响欧亚大陆冬季气温年代际变率的动力与热力过程。(a)AMV影响欧亚大陆冬季气温三极子模态的动力与热力过程;(b)PDV影响欧亚大陆冬季气温增暖单极子模态的动力与热力过程。
文章引用:
WANG Y. -T., S. -J. Li*, W. -J. Cai, C. -Y. Wang, J.-J. Yu, and L. -X. Wu, 2026: Distinct regional impacts of oceanic variability on Eurasian winter decadal surface temperature and predictability. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 131, e2026JD046689. https://doi.org/10.1029/2026JD046689