ENSO和QBO分别作为热带海洋和热带平流层主导的年际变率模态，会对热带外环流产生显著影响，二者是全球大气环流和天气气候异常的重要调节器。过去大多数研究主要关注两者对平流层-对流层的单独效应，对二者共同作用的探讨还不够完善。因此，研究ENSO和QBO对北半球冬季平流层的联合效应，有助于进一步理解多因子条件下平流层环流变异的规律。
近日，中层大气科学研究团队硕士研究生王浩翔、饶建教授、郭栋副教授与中国气象局地球系统数值预报中心路屹雄研究员、中国科学院大气物理研究所刘屹岷研究员合作，他们的研究成果Linear interference between effects of ENSO and QBO on the northern winter stratospheric polar vortex发表在国际期刊Climate Dynamics上。
借助再分析资料，研究结果发现北极平流层中ENSO和QBO信号的共同作用大致是它们各自单独作用的线性叠加。对于El Niño-QBO东风 (La Niña-QBO西风) 事件，由于ENSO和QBO影响的同号叠加，平流层弱（强）极涡响应信号数值更大。对于El Niño-QBO西风和La Niña-QBO东风事件，ENSO与QBO对平流层的影响符号相反，表现为互斥效应，导致极区平流层上层的温度异常主要由ENSO位相主导，而极地平流层下层异常主要由QBO位相主导（图1）。
图1 合成的冬季平均纬向平均温度异常 (单位：K) 的高度-纬度剖面图。(a, b) 纯ENSO信号合成图 (剔除QBO信号)。(c, d) 纯QBO信号合成图 (剔除ENSO信号)。(e–h) ENSO和QBO组合事件合成图。(i–l) 纯ENSO信号和纯QBO信号的线性叠加图。打点区表示合成的异常通过90%的显著性检验。
研究还发现ENSO和QBO对对流层北太平洋环流和热带降水的作用与对平流层的影响不同。总体而言，El Niño-QBO东风事件期间，北太平洋环流和热带降水异常要弱于El Niño-QBO西风事件，表明ENSO和QBO组合事件对对流层的影响更为复杂，并非简单的线性叠加。
图2 合成的冬季平均降水异常 (mm/day) 和200 hPa高度异常 (m)。(a, b) ENSO暖、冷事件合成图。(c, d) QBO东、西风事件合成图。(e–h) ENSO和QBO组合事件合成图。红线表示合成的高度异常通过90%的显著性检验。
论文信息：
Wang, H., Rao, J., Guo, D, Lu, Y., and Liu, Y., 2023: Linear interference between effects of ENSO and QBO on the northern winter stratospheric polar vortex.Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-023-07040-x (online).
