分别作为海洋和平流层年际变化的主导变率，ENSO和QBO都对北半球冬季平流层极涡有重要调制作用。相较于对ENSO和QBO单独作用的研究，对两种强迫共同影响热带外环流，学界仍缺少统一认识。因此，研究两种强迫对北半球冬季平流层环流的共同作用，有助于揭示两种强迫在年际时间尺度上组合出现时的新特征。
近日，中高层大气科学研究团队硕士研究生王浩翔、饶建教授、郭栋副教授与中国科学院大气物理研究所刘屹岷研究员、国家气候中心路屹雄研究员合作，他们的研究成果A revisit of the linearity in the combined effect of ENSO and QBO on the stratosphere: Model evidence from CMIP5/6发表在国际期刊Climate Dynamics上。
从18个能够自发模拟出QBO的CMIP5/6模式，并基于不同的遥相关指数，研究团队筛选出了能够再现四类ENSO-QBO组合事件中的热带外响应的模式作为高技巧模式。研究提供了最新的模式证据：平流层ENSO和QBO遥相关在北半球冬季叠加时，主要呈现出线性特征。由于El Niño和 QBO东风（或La Niña和 QBO西风）对平流层极涡有相同符号的影响，在复合El Niño-QBO东风组合事件中，平流层极涡减弱和变暖的幅度更大；而在La Niña-QBO西风事件中，极涡变冷加深幅度更大。相反，在El Niño-QBO西风和La Niña-QBO东风事件中，由于ENSO和QBO信号的竞争关系，极涡的冷暖异常强度不及另两种复合事件。在复合事件中，平流层极涡异常响应的符号主要由QBO位相决定（图1）。
图1 北半球冬季（DJF）平均纬向平均温度异常响应。（a，b）纯ENSO信号（QBO信号被剔除）。（c，d）纯QBO信号（ENSO 信号被剔除）。（e-h）四类组合事件中ENSO和QBO的共同作用。（i-l）纯ENSO信号和纯QBO信号的线性叠加。阴影表示高技巧模式，黑色等值线表示ERA5。绿色实线和灰色阴影分别代表再分析和模式集合的合成通过95%的置信水平。
对于模拟ENSO-QBO组合事件中的热带外响应较差的低技巧模式，研究发现：虽然低技巧模式较难再现单独复合事件中热带外平流层环流异常，但线性关系仍然体现在组合事件的复合响应中。相较于高技巧模式的结果，线性关系关系较弱（图2）。
图2 同图1，但为低技巧模式结果。
研究还发现虽然ENSO和QBO对对流层顶北太平洋环流和热带降水的显著作用区域不同，但这种线性关系仍部分体现四类组合事件中。例如在QBO东风事件中，北太平洋地区存在正高度异常，而在El Niño事件中，该地区由负高度异常控制。因此在El Niño-QBO东风组合事件中，北太平地区的负高度异常的强度低于纯El Niño事件的平均响应强度。
图3 冬季平均降水异常和200 hPa高度异常合成。（a，b）纯ENSO事件；（c，d）纯QBO事件；（e–h）ENSO和QBO组合事件。红线标记了高度异常合成达到了95%的显著性检验。
论文信息：
Wang, H., Rao, J.*, Guo, D. et al. 2024: A revisit of the linearity in the combined effect of ENSO and QBO on the stratosphere: model evidence from CMIP5/6. Clim. Dyn. 62, 9633–9650, https://doi.org/10.1007/s00382-024-07430-9.
