春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化关系的年代际增强.pdf

梁静,孙建奇,洪海旭,等.2023.春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化关系的年代际增强 J.大气科学,47(4):10501064.LIANGJing,SUNJianqi,HONGHaixu,etal.2023.InterdecadalEnhancementoftheInterannualVariationRelationshipbetweenSpring North Atlantic Tripolar Sea Surface Temperature Mode and Extreme Cold Event Frequency in Eastern China J.Chinese Journal ofAtmosphericSciences(inChinese),47(4):10501064.doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2201.21172春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化关系的年代际增强梁静1,2,3孙建奇2洪海旭2艾雅雯2华维11成都信息工程大学大气科学学院,成都 6102252中国科学院大气物理研究所竺可桢南森国际研究中心,北京 1000293佳木斯市气象局,佳木斯 154000摘要本文研究了春季北大西洋海温异常与中国东部极端低温事件频次年际变化之间的关系。结果表明，北大西洋三极型海温异常模态（NATSST）在 20 世纪 80 年代末后可以显著影响中国东部极端低温事件频次第一主导模态的变化，但在 80 年代末之前却不能。进一步的机制分析表明，这两者关系之所以发生年代际变化，可能与NATSST 激发的遥相关波列在 20 世纪 80 年代末前后期不同有关。在 19601987 年，NATSST 激发的遥相关波列从北大西洋向中亚南部地区传播，路径偏南，对东亚地区大气环流的影响较弱，从而不能显著影响中国东部地区极端低温事件的变化。但在 19922019 年，NATSST 能够激发南、北两支遥相关波列到达东亚。其中，北支波列与北大西洋涛动（NAO）有关，该波列从北大西洋出发沿欧亚中高纬向东传播，可以在蒙古地区造成异常气旋/反气旋性环流；南支波列从北大西洋出发沿欧亚中低纬向东传播，可以在中国中南部造成异常气旋/反气旋性环流。上述气旋/反气旋性环流有利/不利于中高纬冷空气南下，同时改变中国东部地区地表热通量，从而造成有利/不利于极端低温事件发生的气候背景条件，使得中国东部地区极端低温事件频次增加/减少。通过上述物理过程，NATSST 在 20 世纪 80 年代末之后可以显著影响中国东部春季极端低温事件频次的年际变化，而在 80 年代末之前则不能。关键词极端低温事件北大西洋波列文章编号1006-9895(2023)04-1050-15中图分类号P467文献标识码Adoi:10.3878/j.issn.1006-9895.2201.21172Interdecadal Enhancement of the Interannual Variation Relationshipbetween Spring North Atlantic Tripolar Sea Surface Temperature Modeand Extreme Cold Event Frequency in Eastern ChinaLIANGJing1,2,3,SUNJianqi2,HONGHaixu2,AIYawen2,andHUAWei11School of Atmosphere Sciences,Chengdu University of Information Technology,Chengdu 6102252NansenZhu International Research Centre,Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 1000293Jiamusi Meteorological Bureau,Jiamusi 154000收稿日期2021-09-10；网络预出版日期2022-02-28作者简介梁静，女，1991 年出生，硕士研究生，从事极端气候方面的研究。E-mail:通讯作者孙建奇，E-mail:资助项目国家自然科学基金项目41825010Funded byNationalNaturalScienceFoundationofChina(Grant41825010)第47卷第4期大气科学Vol.47No.42023年7月ChineseJournalofAtmosphericSciencesJul.2023AbstractInthispaper,therelationshipofinterannualvariationbetweenspringseasurfacetemperatureanomalyintheNorthAtlanticandextremecoldevent(ECE)frequencyineasternChinaisinvestigated.Theresultsshowthatnotbeforebutafterthelate1980s,theNorthAtlantictripolarSSTmode(NATSST)hassignificantlyaffectedthefirstleadingmodeofECEfrequencyineasternChina.FurthermechanisticanalysissuggeststhatsuchaninterdecadalchangeintheirrelationshipcouldberelatedtothedifferenceintheNATSST-excitedwavetrainsbeforeandafterthelate1980s.In19601987,theNATSST-relatedwavetrainpropagatedfromtheNorthAtlantictosouthernCentralAsia,whichwaslocatedmoresouthward,andconsequently,hadaweakinfluenceonatmosphericcirculationsandECEineasternChina.However,in 19922019,NATSST could excite two wave trains.The northern train was associated with the NorthAtlanticOscillation,propagatingeastwardfromtheNorthAtlantictothemid-highlatitudesofEurasia,resultinginananomalouscyclonic/anticycloniccirculationintheMongolianregion.ThesoutherntrainpropagatedeastwardfromtheNorth Atlantic to the mid-low latitudes of Eurasia,leading to an anomalous cyclonic/anticyclonic circulation insoutherncentralChina.Thesecyclonicandanticycloniccirculationsare,respectively,favorableandunfavorabletothesouthwardmovementofcoldairfrommiddleandhighlatitudesandchangethesurfaceheatfluxineasternChina,consequentlyprovidingfavorableandunfavorableclimatebackgroundconditionsforECEoccurrence.Throughthesephysicalprocesses,NATSSTcouldsignificantlyinfluencetheinterannualvariabilityofthefrequencyofspringECEineasternChinaafterthelate1980s,butnotbeforethat.KeywordsExtremecoldevent,NorthAtlantic,Wavetrain 1 引言随着全球变暖，全球大部分地区日最低温度呈现升高趋势，由此导致冷日和冷夜出现减少趋势（e.g.,Karletal.,1991;Alexanderetal.,2006;Wangetal.,2017;VanDerWaltandFitchett,2021）。虽然全球变暖会导致冷事件发生频次减少，但并不意味着冷事件不会发生。相反，进入 21 世纪以后，许多破纪录的极端冷事件时有发生。如 2016 年 1 月，“世纪寒潮”席卷中国东部地区，许多地区日最低气温突破历史极值，广州地区观测到 1929 年以来第一次固态降水（李艳等,2018;谢瑞青等,2019）；2018 年 4 月，中国经历了 3 次大范围寒潮过程，导致农作物受灾面积 1366.3 千公顷，其中绝收面积359.8 千公顷，直接经济损失高达237.1 亿元（https:/ 年的冬季，极端冷事件先后袭击了北半球中纬度许多地区，北京和天津的日最低气温突破了1967 年以来的最低值，美国德克萨斯州的奥斯汀市和休斯敦市分别打破了自 1908 年和 1905 年以来的日最低气温记录（Zhangetal.,2021）。因此，在全球变暖的背景下，开展极端低温事件的变化及其影响因子的研究具有重要的科学意义。由于冬季的气温较低，极端低温事件更易发生，因此以往对中国极端低温事件的研究主要聚焦于冬季。中国冬季极端低温事件呈现出与全球一致的减少趋势（翟盘茂和潘晓华,2003;ZhouandRen,2011;Youetal.,2011;谢星旸等,2018;齐庆华等,2019）。此外，在 20 世纪 80 年代中期，中国冬季极端低温事件的频次、均值和变率等均发生了年代际减少（刘雅星等,2010;付冬雪等,2011）。已有研究表明，在东亚区域，东亚冬季风（王晓娟等,2013;Huetal.,2015;韩永秋等,2021;Liuetal.,2021）、东亚大槽（李峰等,2006）、西伯利亚高压（Zhangetal.,2012;汪子琪等,2017;Dingetal.,2021;Zhengetal.,2021）、东北亚高空冷涡（石晨等,2020）、欧亚阻塞高压（李艳等,2012,2018;XieandBueh,2017）等是造成该地区冬季极端低温事件的重要环流系统。当上述环流异常引发冷空气南侵时，就会造成东亚地区出现极端低温事件。除了东亚地区的大气环流因子外，许多大尺度遥相关因子，例如西太平洋遥相关（Yangetal.,2019），太平洋北美遥相关（Lietal.,2021），北极涛动/北大西洋涛动（AO/NAO;龚道溢和王绍武,2003;杨辉和李崇银,2008;Chenetal.,2013;Youetal.,2013;Chenetal.,2015;韩方红等,2018），厄尔尼诺/南方涛动（ENSO;Wangetal.,2000;Chenetal.,2013,2015;汪子琪等,2017）等，也可以通过影响东亚地区大气环流异常进而引起东亚地区冬季极端低温事件的变化。作为农耕和作物生长的关键季节，春季的极端4期梁静等：春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化关系的年代际增强No.4LIANGJingetal.InterdecadalEnhancementoftheInterannualRelationshipbetweenSpringNorth.1051低温事件也往往会造成重大损失；同时春季的冷暖空气交替频繁，极端低温事件发生的频次也较高。因此，对中国春季极端低温事件变化的研究是十分必要的。但相较于冬季，目前针对春季极端低温事件的研究还较少。艾雅雯等（2020）分析了春季中国地区极端低温事件频次的变化特征，指出19612016 年春季中国地区极端低温事件总体呈减少趋势，但近 10 年中国东部地区极端低温事件频次和强度却有所增加。徐玮平等（2018）发现春季从北大西洋至欧亚大陆的“准两波型”环流结构有利于春季华北地区出现持续时间较长的低温天气，而“三波型”环流结构出现时低温持续时间则较短。王冀等（2007）研究发现中国东北地区春季极端低温事件频次与 AO 存在显著负相关关系。从预测的角度，尹姗等（2013）指出前期冬季 AO 与春季中国东部北方地区极端低温事件之间也存在显著的负相关关系。北大西洋位于东亚地区的上游地区，该地区的海气相互作用能够对东亚地区的气候产生重要影响（e.g.,Wangetal.,2001;Zhouetal.,2013;Yeetal.,2015;ZhangandSun,2020）。张霏燕和徐海明（2011）的研究指出，大西洋中北部地区海温异常与东北地区春季极端低温事件之间存在一定关系。在本文中，我们将进一步探讨北大西洋海温与中国东部地区极端低温事件主导模态之间的关系；如果两者之间有关系，我们将进一步分析这种关系是否稳定及其可能的机制。2 数据和方法本文采用的站点观测资料来自于国家气象科学数据中心（http:/2020-10-13）提供的839 个台站逐日最低温度数据。本文中的中国东部地区为 100E 以东的中国地区。为研究春季中国东部极端低温事件的变化，本文剔除了 19602019年春季（35 月）日最低温度数据缺测超过 1以及连续缺测 2 天以上的站点，对于缺测数据采用缺测日期前后两天的均值进行替代，最终选取位于中国东部地区的 437 个站点用于本文分析，站点的空间分布如图 1 所示。本文所使用的大气环流场资料是日本气象厅发展的 JRA-55（Japanese55yearReanalysisProject;Kobayashietal.,2015;Haradaetal.,2016）全球逐月大气再分析资料。JRA-55 大气再分析资料的水平分辨率为 1.251.25，垂直方向上分为 37 层，起始时间为 1958 年。本文所使用的逐月海表温度（SST）数据是英国 Hadley 中心发展的月平均海表温度资料（HadISST,Rayneretal.,2003）。该资料起始于 1870 年，水平分辨率为 11。本文采用百分位法定义春季极端低温事件，这里以某站3月20日为例来具体说明计算过程。首先，以3月20 日为中心选择该站每年3月1822日的最低气温，组成5日60年（研究时段为19602019年）的时间序列；然后，将该时间序列按照升序排列，将排列后序列的第10百分位值定义为该站该日极端低温的阈值，第10百分位值的确定采用 Bonsaletal.（2001）的非参数化方案，公式如下：P=M0.31N+0.38，（1）其中，P为概率，本文选取第十百分位即 P 值为0.1；N为日最低温度序列的总长度，本文中为560；M为 P 概率对应的序号，计算可知 M 应为 30.348，为了更准确地获得阈值，本文选择了序列中序号为30和31的最低温度平均值作为该站3月20日极端低温事件的阈值；最后，用该站19602019年3月20日逐日最低温度与上述阈值进行比较，如果某日最低气温低于阈值，则认为该日发生了一次极端低温事件。据此方法，可以依次图1中国东部 437 个气象站点的空间分布Fig.1Spatialdistributionsof437meteorologicalstationsineasternChina大气科学47卷1052ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47计算得到中国东部地区 437 个台站每年春季（35 月）的极端低温事件发生频次。本文的分析主要在年际尺度上，因此我们采用 Butterworth 高通滤波器，滤掉了所有变量中的低频变化信息，仅保留了周期小于 10 年的年际变化信息；由于滤波造成前后各 5 年数据的缺失，文中研究时段变为 19652014 年。在分析春季北大西洋海温与中国东部极端低温事件频次主导模态时，我们采用了经验正交分解（EOF）方法。本文中的相关、回归结果的信度检验用的是 Student st 检验。在分析大气波列传播特征时，我们计算了 T-N 波作用通量（TakayaandNakamura,2001），其水平方向的波作用通量计算公式如下：W=p2a2|U|ucos(222)+v2v2+vcos()222，（2）a其中，上标中的短横线和撇号分别表示气候态和相对气候态的距平，W 为波作用通量，、和 p分别表示纬度、经度和气压，和 分别表示地球半径和地转流函数，U=(u，v)表示水平风场。文中气候态为滤波前各研究时段内 35 月要素场的平均值。本文所使用的 NAO 指数来自美国国家海洋和大 气 管 理 局（https:/www.cpc.ncep.noaa.gov/data/teledoc/telecontents.shtml2021-03-08），该指数定义为 NAO 模态对应的主成分时间序列，而NAO 模态来源于北半球（20N90N）500hPa位势高度场的旋转主成分分析第一模态的结果（BarnstonandLivezey,1987）。3 春季北大西洋海温与中国东部极端低温事件频次年际变化的主导模态及其关系本文首先利用 EOF 分析方法，得到了春季中国东部极端低温事件频次和同期北大西洋（060N,90W0）海温年际变化的主要模态。两者的解释方差分别为 43.38和 40.55，可以表征春季中国东部极端低温事件频次和同期北大西洋海温的主要变化特征。如图 2a 所示，在年际变化尺度上，春季中国东部极端低温事件频次的第一模态表现为全区一致变化的特征，正异常大值中心位于东北地区，并向西南地区递减。春季北大西洋海温年际变化第一模态呈现出典型的经向三极型分布（Deseretal.,2010），具体表现为北大西洋低纬度和高纬度地区海温与中纬度海温的反向变化（图 2b）。图 2c 给出了春季中国东部极端低温事件频次和北大西洋海温 EOF 第一模态的时间序列；为了后续描述方便，我们将其分别定义为 ECE（Extremecold events）指 数 和 NATSST（North AtlantictripolarSST）指数。可以看到，在 19602019 年，ECE 指数与 NATSST 指数具有较为一致的年际变化，两者的相关系数为 0.39，通过了 99的信度检验，这说明北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化之间可能存在联系。进一步分析图 2c 可以发现，在 20 世纪 80 年代末之后，ECE 指数与 NATSST 指数同位相变化的年份明显增多。为了进一步考察这两个指数之间的关系，我们对其进行了滑动相关分析。21 年滑动相关（图 2d）表明，ECE 指数和 NATSST 指数的相关系数在 20 世纪 80 年代末之前较弱，但在之后则显著增强，19 年和 23 年滑动窗口的结果也类似（图略）。依据滑动相关结果，我们将整个研究时段分为前后两个分时段，分别计算 ECE 指数和NATSST 指数的相关。结果表明，在 19651987年（P1 时期）两者的相关系数仅为 0.33，未通过90%的信度检验；而 19922014 年（P2 时期）两者相关系数提升到 0.55，通过了 99的信度检验。图 3 为 ECE 指数和 NATSST 指数在两个时段分别与北大西洋海温和中国东部极端低温事件频次的相关分布。在 P1 时期，春季 NATSST 指数与中国东部春季极端低温事件频次年际变化之间的关系整体较弱，除了东北和西南部分小范围显著相关外，其他地区的相关系数都不显著（图 3a）；同时，ECE 指数与北大西洋海温的相关系数分布虽然呈现出三极型模态，但相关性整体较弱且中心位置偏东（图 3c）。相比之下，在 P2 时期，春季 NATSST指数与中国东部极端低温事件频次的相关范围明显增大、相关系数显著增强，呈现出大范围的显著正相关（图 3b），该相关系数分布与春季中国东部极端低温事件频次年际变化的主模态相一致4期梁静等：春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化关系的年代际增强No.4LIANGJingetal.InterdecadalEnhancementoftheInterannualRelationshipbetweenSpringNorth.1053图219652014 年（a）10 年高通滤波后的中国东部春季极端低温事件频次 EOF 第一模态和（b）春季北大西洋（060N,90W0）海温 EOF 第一模态以及（c）两者对应的主成分时间序列（分别定义为 ECE 指数和 NATSST 指数）。（d）19652014 年 ECE 指数和NATSST 指数的 21 年滑动相关系数（虚线为 21 年相关系数的 95%信度阈值）Fig.2Firstleadingmodesof(a)10-yearhigh-passfilteredextremecoldevent(ECE)frequencyineasternChinaand(b)springSSTintheNorthAtlantic(060N,90W0)during 19652014,and(c)corresponding standardized principal component time series(defined as the ECE andNATSSTindexes,respectively).(d)21-yearrunningcorrelationsbetweentheECEandNATSSTindexesduring19652014(thedashedlinerepresentsthe95%significancelevel)大气科学47卷1054ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47（图 2a）；另一方面，ECE 指数与春季北大西洋海温的相关也明显增强，呈现出显著的经向三极型分布（图 3d），这与春季北大西洋海温年际变化的主模态也相一致（图 2b）。以上分析结果表明，在年际变化尺度上，春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次的年际变化之间存在联系，且两者的这种联系在 20 世纪 80 年代末后显著增强。4 春季北大西洋三极型海温模态影响中国东部极端低温事件频次年际变化的可能机制前一节的分析表明，在 P1 与 P2 时期，春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次的关系有所不同。那么两者的关系为什么会发图310 年高通滤波后的中国东部春季极端低温事件频次与春季 NATSST 指数在（a）19651987 年和（b）19922014 年的相关系数分布。春季北大西洋海温与中国东部 ECE 指数在（c）19651987 年和（d）19922014 年的相关系数分布。打点区域表示通过 95的信度检验Fig.3Correlationcoefficientsofthe10-yearhigh-passfilteredspringECEfrequencyineasternChinawithNATSSTindexduring(a)19651987and(b)19922014.CorrelationcoefficientsofspringNorthAtlanticSSTwithECEindexduring(c)19651987and(d)19922014.Theblackdottedareasrepresentthe95%confidencelevel4期梁静等：春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化关系的年代际增强No.4LIANGJingetal.InterdecadalEnhancementoftheInterannualRelationshipbetweenSpringNorth.1055生如此的年代际变化呢？这一节将主要探讨其中可能的机制。北大西洋海温异常不能直接影响到东亚地区的气候，它是通过影响大气环流异常进而导致东亚地区的气候发生变化。为此，我们分析了 P1和 P2 时期春季北大西洋三极型海温模态所对应的北半球大气遥相关波列异常；基于已有研究（Luetal.,2002;Watanabe,2004），本文利用 250hPa经向风异常场来表征欧亚大陆上空的大气遥相关波列。如图 4a 所示，在 P1 时期，春季北大西洋三极型海温异常相关的大气遥相关波列主要位于中低纬地区，表现为南、北风异常交替出现的异常分布。波作用通量结果显示，该遥相关波列从北大西洋向东南方向的下游地区传播，一直可以到达南亚地区，但此时东亚地区的大气环流异常和波作用通量都较弱（图 4a）。这说明，在 P1 时期，春季北大西洋三极型海温异常与东亚地区的大气环流关系较弱。不同于 P1 时期，在 P2 时期，春季北大西洋三极型海温异常相关的 250hPa 经向风正、负异常相间的波列存在于欧亚大陆中纬度和低纬度地区。对波作用通量的回归结果显示，与春季北大西洋海温相关的波通量分为南、北两支波列向下游地区传播。其中，南支波列从北大西洋中纬度先向东南方向传播至地中海地区后，再向东传播经过中亚地区南部，最终到达东亚地区中南部；而北支波列从北大西洋中纬度向东北方向传播至格陵兰岛东部后，再向东传播经过俄罗斯，最终到达蒙古地区（图 4b）。图4NATSST 指数线性回归的（a）19651987 年和（b）19922014 年 250hPa 经向风场（填色，单位：ms1）和 T-N 波作用通量（箭头，单位:m2s2）。黑色打点区域大点和小点分别表示经向风场通过 95和 90的信度检验Fig.4Linearregressionofthe250-hPameridionalwind(shading,units:ms1)againsttheNATSSTindexandrelatedTNwaveactivityflux(arrows,units:m2s2)during(a)19651987and(b)19922014.Thelargeandsmalldotsintheblackdottedareasrepresent95%and90%confidencelevels,respectively大气科学47卷1056ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47在上述遥相关波列的影响下，在 P2 时期，春季北大西洋三极型海温异常可以在蒙古地区和中国南方地区造成双低压异常（图 5a）。低压异常有利于中国东部地区云量的增加（图 5b），进而减少地表接收的太阳短波辐射（图 5c），地表温度降低；偏低的地表温度又会减少向上的长波辐射（图 5d）和感热通量（图 5e），有利于近地面大气降温和极端低温事件的发生。辐射过程的影响尤其在中国东北地区和长江中下游地区更加显著。此外，上述大气环流异常有利于冷空气南下，使中低层出现冷平流，其中在华北到江淮、东北和南方部分区域出现显著冷平流异常（图 5f）。综合以上物理过程，在 P2 时期，正位相的北大西洋三极型海温异常有利于中国东部地区极端低温事件频次偏多，反之则偏少。相反，在 P1 时期春季北大西洋海温异常所对应的遥相关波列位置偏南，只可以延伸到东南亚地区（图 4a），其对中国东部地区的温度平流、云量、短波辐射、长波辐射以及感热通量的影响均较弱（图略）。因此在 P1 时期，中国东部极端低温事件频次与春季北大西洋三极型海温图5NATSST 指数线性回归的 19922014 年春季（a）500hPa 风场（箭头，单位：ms1）、（b）低层云量（填色）、（c）净短波辐射（填色，单位：Wm2）、（d）净长波辐射（填色，单位：Wm2）、（e）地表感热（填色，单位：Wm2）、（f）925hPa500hPa 垂直积分温度平流（包含水平和垂直温度平流）（填色，单位：101Ks1）。图（a）中的深色（浅色）区域表示风场通过95（90）的信度检验。图（b）（f）中黑色打点区域大点和小点分别表示通过 95和 90的信度检验。图（c）（e）中热通量方向以向下为正Fig.5Linearregressionofthespring(a)500-hPawind(arrows,units:ms1),(b)lowcloudcover(shading),(c)shortwaveradiation(shading,units:Wm2),(d)longwaveradiation(shading,units:Wm2),(e)sensibleheatflux(shading,units:Wm2),and(f)verticallyintegratedtemperatureadvection(includinghorizontalandverticaltemperatureadvection)from925hPato500hPa(shading,units:101Ks1)againsttheNATSSTindexduring19922014.(a)Thedarkandlightshadingindicatesthatanomaliesaresignificantat95%and90%confidencelevels,respectively.(b)(f)Thelargeandsmalldotsintheblackdottedareasrepresent95%and90%confidencelevels,respectively.(c)(e)Conventionforsurfaceheatfluxesispositivefordownwardflux4期梁静等：春季北大西洋三极型海温模态与中国东部极端低温事件频次年际变化关系的年代际增强No.4LIANGJingetal.InterdecadalEnhancementoftheInterannualRelationshipbetweenSpringNorth.1057异常的关系也较弱。对比 P1 和 P2 时期北大西洋三极型模态所对应的 250hPa 经向风异常场（图 4a 和 b）可以看到，在 P2 时期北大西洋高纬度地区存在更显著的异常信号，而在 P1 时期这种异常信号并不显著。这一点在对流层低层也有所体现。图 6 为 P1 和 P2 时期，利用 NATSST 指数回归的北大西洋上空 850hPa异常风场。可以看到，在 P2 时期，北大西洋上空呈现出类似负位相 NAO 模态（WallaceandGutzler,1981;BarnstonandLivezey,1987;Hurrell,1995）的经向偶极异常环流（图 6b）；但在 P1 时期，北大西洋中纬度地区存在异常气旋，而高纬度地区的异常反气旋虽然存在，但是并不显著（图 6a）。已有研究表明，北大西洋三极型海温模态与 NAO 存在显著的耦合关系（CzajaandFrankignoul,2002;Pengetal.,2003）。本文的研究表明，春季北大西洋三极型海温异常与北大西洋中纬度大气环流异常的关系是稳定的，但与 NAO 模态的耦合关系则在P1 阶段较弱而在 P2 时期增强。为进一步验证NAO 与 NATSST 的关系，本文计算了这两个指数的 21 年滑动相关。如图 6c 所示，春季 NATSST指数与 NAO 指数的相关系数在 20 世纪 80 年代末期之前不显著，但是之后却显著增强，19 年和 23年的滑动相关结果类似（图略）。该结论与 Chen图6NATSST 指数线性回归的（a）19651987 年和（b）19922014 年春季 850hPa 风场（箭头，单位：ms1）。图中的深色（浅色）区域表示风场通过 95（90）的信度检验。A、C 分别表示异常反气旋和气旋。（c）19652014 年春季 NATSST 指数与春季 NAO 指数的 21 年滑动相关系数，虚线为 21 年相关系数的 95%信度阈值Fig.6Linearregressionofthespring850-hPawindduring(a)19651987and(b)19922014againsttheNATSSTindex(arrows,units:ms1).Thedark and light shading indicates that anomalies are significant at 95%and 90%confidence levels,respectively.A and C indicate anomalousanticyclonesandcyclones,respectively.(c)21-yearrunningcorrelationsbetweentheNATSSTandNAOindexesduring19652014,thedashedlineindicatesthe95%significancelevel大气科学47卷1058ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47etal.（2020）的研究结果一致，他们的研究也表明自 20 世纪 80 年代后期以来，春季 NAO 与同期北大西洋三极型海温之间的关系显著增强。NAO 可以激发遥相关波列进而影响东亚地区的气候。因此，我们推断，在 P2 时期，与北大西洋三极型海温模态相关的大气遥相关波列可能与NAO 有关。为了验证这个推断，我们计算了 P2 时期 NAO 模态所对应的 250hPa 经向风异常。如图 7a，NAO 模态所激发的波列主要集中在欧亚大陆中高纬度地区，由北大西洋中部向东传播至蒙古地区。NAO 所激发的波列与北大西洋三极型海温异常所对应的北支波列虽然在强度和位置上有所差异，但是总体形势还是很相似的，毕竟 NAO 模态除了与三极型海温有耦合关系外，还受到大气内部过程的影响。当将春季 NAO 的信号从环流场中线性剔除之后，再计算北大西洋三极型海温异常所对应的 250hPa 经向风异常时，我们会发现北大西洋三极型海温异常所引起的中高纬度大气遥相关波列显著减弱（图 7b）。这说明，在 P2 时期，北大西洋三极型海温异常模态与 NAO 模态耦合关系加强，并激发北支大气遥相关波列，进而引起东亚地区的环流异常。在这个过程中，NAO 模态在其中起到重要作用。不同于北支波列，当 NAO 信号被剔除之后，北大西洋三极型海温异常所对应的南支波列并未减弱，依然存在于欧亚大陆中低纬地区，并在东亚地区中南部造成大气环流异常（图 7b）。这说明，在 P2 阶段，北大西洋三极型海温异常影响中图719922014 年（a）春季负 NAO 指数、（b）线性去除 NAO 信号后的 NATSST 指数线性回归的 250hPa 经向风场（填色，单位：ms1）和 T-N 波作用通量（箭头，单位:m2s2）。图中黑色打点区域大点和小点分别表示通过 95和 90的信度检验Fig.7(a)Linearregressionofthe250-hPameridionalwind(shading,units:ms1)againstthespringnegativeNAOindexandrelatedTNwaveactivityflux(arrows,units:m2s2)during19922014.(b)Linearregressionofthe250-hPameridionalwind(shading,units:ms1)againsttheNATSSTindexafterlinearlyremovingtheNAOsignalandrelatedTN