新文悦读 | 热带平流层强迫干扰东亚冬季地表气温对ENSO的响应
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// 导读 Introduction
厄尔尼诺-南方涛动（El Niño–Southern Oscillation，ENSO）在东亚天气气候预测中起着关键作用，但受全球变暖和其他一些因素的调控，ENSO对东亚气候的影响会在不同年代存在差异，这限制了ENSO在预测预报中的应用。本文揭示了影响ENSO与东亚气温之间联系的关键信号可能来自于平流层。文中使用观测、CESM模式、再分析和CMIP6模式资料分析了冬季平流层准两年震荡（Quasi-Biennial Oscillation, QBO）对ENSO-东亚地表气温关系的调控作用、及其对东亚地表气温的独立影响。
图1. 平流层QBO和ENSO联合影响示意图。（a）厄尔尼诺和QBO西风位相；(b) 厄尔尼诺和QBO东风位相。拉尼娜物理过程与厄尔尼诺相反。立方体左侧填充色和箭头分别代表QBO期间北太平洋纬向风和波活动异常，中间蓝色/橘黄色圆柱为QBO西风/东风导致的气旋/反气旋式异常。立方体底图填充色为厄尔尼诺海温异常，底图中椭圆为相应的西太反气旋异常。在东亚地区，厄尔尼诺导致的暖平流与QBO西风引起的冷平流相互抵消（图1a），与QBO东风引起的暖平流强强联合（图1b）。
观测和模式结果表明，平流层QBO可以干扰东亚冬季地表气温对ENSO的响应（地表气温对ENSO事件的响应在QBO期间明显减弱），并且这种干扰事件在最近几十年呈现出明显的增加趋势。QBO对东亚冬季地表气温的调节主要是通过副热带路径来实现的，QBO西风引起的次级环流异常和对流层波流反馈，在北太平洋中纬度上空形成气旋式环流异常。该气旋式异常向东亚输送冷空气，这一过程与厄尔尼诺-西太反气旋的暖平流输送恰恰相反，导致东亚气温对厄尔尼诺的响应较弱。同理，QBO东风导致的暖平流输送，抑制东亚气温对拉尼娜事件的响应。
总结与展望
本文从平流层与对流层相互作用的角度，揭示了平流层QBO对ENSO-东亚气候联系的调制作用，结果表明，平流层QBO对于改善东亚气温预测是一个不可忽视的因子。由于过低的QBO振幅和ENSO海温的偏差，大多数CMIP6模式无法再现出观测中QBO和ENSO对东亚气温的联合调控，因此，相关模式需改善对ENSO和QBO过程的模拟。本文主要关注平流层过程，而ENSO与东亚环流之间的联系是复杂的，仍然存在一些争议。为了更好地理解这些过程，未来有必要综合考虑平流层、对流层和海洋的联合调控作用。
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原文链接：https://spj.science.org/
doi/10.34133/olar.0001
文章标题：
文章作者：
Ruhua Zhang, Wen Zhou, Wenshou Tian, Yue Zhang, Yuntao Jian and Yana Li
文章摘要：
The El Niño–Southern Oscillation (ENSO) plays a critical role in predicting the winter surface temperature over East Asia. Numerous studies have attempted to improve the seasonal forecasting skill in view of the combined effects of ENSO and oceanic–tropospheric factors. However, high uncertainty and notable challenges still exist in using the ENSO to predict the surface temperature. Here, we showed that tropical stratospheric forcings (Quasi-Biennial Oscillation, QBO) could disrupt the response of the surface temperature to ENSO. The response of the East Asian surface temperature to El Niño/La Niña events evidently weakened in winter during the westerly/easterly phase of the QBO. This disruption has shown an increasing trend in recent decades, limiting the usefulness of ENSO alone as a seasonal predictor of the surface temperature. The modulation of the QBO on the East Asian surface temperature is achieved mainly by affecting subtropical zonal winds and North Pacific wave activity. Our analyses suggest that the QBO is a nonnegligible predictor in improving seasonal forecasts of the East Asian surface temperature, even comparable to the ENSO.
文章引用：
Zhang R, Zhou W, Tian W, Zhang Y, Jian Y, Li Y. Tropical Stratospheric Forcings Weaken the Response of the East Asian Winter Temperature to ENSO. Ocean-Land-Atmos. Res. 2023;2:Article 0001.
作者简介
第一作者
张如华 副研究员
复旦大学大气与海洋科学系
张如华，复旦大学大气与海洋科学系青年副研究员，论文第一作者。主要从事平流层与对流层相互作用、海气相互作用和季节预测等方面研究。
联系邮箱：ruhua_zhang@fudan.edu.cn
通讯作者
周文 特聘教授
复旦大学大气与海洋科学系
周文，复旦大学大气与海洋科学系特聘教授，德国洪堡学者，香港天文台科学顾问。研究兴趣包括气候变化与气候变率、气候预测、季风动力学、海气相互作用、热带气旋。发表SCI文章200余篇。
联系邮箱：wen_zhou@fudan.edu.cn
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OLAR 期刊简介
Ocean-Land-Atmosphere Research (OLAR) 由南方海洋实验室和美国科学促进会合作出版，入选2022年度中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。期刊以“服务科学研究，推动技术创新”为办刊宗旨，坚持发表高质量、高水平论文，力争成为具有较大影响力的国际一流学术期刊。本刊以海洋相关学科为重点，刊稿主题包括但不限于：海陆气相互作用、物理海洋学、海洋生物与生态、海洋地质与地球物理、化学海洋学、海洋气象学、大气物理与大气环境、冰冻圈科学、河口海岸学、海洋工程与海洋技术、海洋资源开发与利用、海洋碳中和。OLAR 投稿系统目前已正式开放，热烈欢迎相关研究领域科学家踊跃投稿。分享卓见，探索前沿，OLAR 诚邀您一起荟萃科学发现，共享学术盛筵！
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