近日，Geophysical Research Letters在线发表了海洋与大气学院的最新科研成果“Cumulative Effect of Synoptic‐Scale Storms on Decadal Mixed‐Layer Temperature Variability in the Mid‐Latitude North Pacific”（天气尺度风暴对中纬度北太平洋混合层温度年代际变率的累积效应）。该成果第一作者为海洋与大气学院博士生赵宸，通讯作者为海洋动力-物理环境与智能感知全国重点实验室/海洋与大气学院林霄沛教授和李子光副教授。
年代际气候变率是气候可预测性的关键来源之一，而北太平洋中纬度海区正是年代际变率的显著活跃区。已往的研究多聚焦于太平洋年代际振荡等大尺度气候模态的主导作用。然而随机气候模型理论指出，高频、短周期的天气扰动同样可通过持续累积效应影响低频海洋变化。最新的研究表明，天气尺度风暴能通过累积作用显著影响上层海洋的年际变率，但其在年代际尺度上的具体贡献与相对重要性，尚缺乏系统的定量评估。
基于ERA5再分析数据和多源海洋观测资料，本研究依据风暴发生频率筛选出三个典型时期（图1），对北太平洋中纬度海区的混合层进行热收支分析（图2）。研究发现，该区域混合层温度变率与天气尺度风暴活动频率在年代际尺度上呈现出显著的负相关关系。频繁的风暴活动主要通过产生异常经向Ekman热输送，导致混合层温度降低。在风暴活跃期，风暴活动加剧伴随着阿留申低压的增强，Ekman冷却效应持续累积，而风暴衰弱期则呈现相反的变化特征。这一发现揭示了天气尺度风暴的频率在塑造上层海洋年代际变率中的重要作用，并为高分辨率模型提升年代际气候预测能力提供了理论基础。
图1.北太平洋中纬度海区上层海洋温度年代际变率与风暴活动。（a）基于ERA5再分析数据得到的1950–2020年间11年低通滤波的月平均海表温度异常的标准差（填色，单位：℃）与气候态冬季（9月至次年3月）2-8天带通滤波的300 hPa经向风方差（等值线，单位：m²/s²）。等值线间隔为20 m²/s²。黑色虚线框标示研究区域（35°-46°N, 153°E-160°W）。（b）研究区域内冬季风暴日数（黑色）与去除趋势的区域平均混合层温度异常（红色）的时间序列。细线为未平滑的原始序列，粗线为经11年低通滤波后的曲线。R表示两条平滑序列之间的相关系数，星号表示通过95%置信水平的统计显著性检验。灰色阴影标记了三个不同风暴活动特征的选定时期。
图2.基于逐日ERA5大气数据与逐月IAP海洋数据，混合层温度的年代际变化及其风暴日与非风暴日各自的贡献。（a）净海气热通量与（b）埃克曼热平流在三个选定的时期内对混合层温度变化的时间积分贡献。柱状图表示各时期的时间积分总贡献（黑色），其中蓝色为风暴日贡献，红色为非风暴日贡献。
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Chen Zhao, Xiaopei Lin*, Ziguang Li*, Yu Zhang. Cumulative Effect of Synoptic‐Scale Storms on Decadal Mixed‐Layer Temperature Variability in the Mid‐Latitude North Pacific. Geophysical Research Letters, 2025, 52(23): e2025GL118338.
文章链接：https://doi.org/10.1029/2025GL118338