全球地表气温与降水的变化受气候系统外强迫（如：全球变暖）与内部变率（如：IPO、AMO）的共同影响。然而，以往的研究只是根据模式或者多元回归定量地给出全球变暖、IPO与AMO在全球地表气温与陆地降水变化中的相对重要性。近日，硕士研究生许承宇（第一作者）和陶丽教授（通讯作者）等针对观测数据，并借助标准化多元信息流等多种统计方法，定量给出了全球变暖、IPO与AMO在地表气温与陆地降水中的相对贡献，并利用自组织映射方法给出了天气型的变化。
结果表明，1934/1948–2020年间全球地表气温变化主要表现为长期增暖趋势，且相比于陆地，其方差占比在海洋上较高（最高约70%）。全球变暖是造成地表气温变化的主要因子，IPO次之，AMO的重要性相对较小。其中全球变暖的重要性在北印度洋和热带西太平洋最大，达60%；IPO对热带印度洋、太平洋、热带大西洋与南美洲地表气温的变化有影响；除北大西洋外，AMO还对西北太平洋的地表气温变化有影响。
平均而言，全球变暖、IPO与AMO对全球陆地降水的相对重要性较地表气温要小得多。尽管三者在北半球夏半年（5月至10月）与冬半年（11月至次年4月）之和分别仅为2.8%与4.4%，但全球变暖仍是陆地降水变化主要原因。其中欧亚大陆中高纬度地区的降水存在大范围的增多趋势，且相比于北半球夏半年，这种趋势在冬半年尤为显著（图1）。这与全球变暖使从大西洋向欧亚大陆的水汽输送增强有关。
此外，三者各自的相对重要性随时间段而变化。对于全球地表气温，早期（1934/1948–1976）全球变暖的相对重要性为31%，远小于IPO（54%）；而近期（1977–2020）全球变暖的相对重要性则远超过IPO，影响区域扩大至全球，且AMO的重要性也有所增加，三者相对重要性在陆地（海洋）上分别为55%（42%）、24%（33%）与21%（25%）。对于全球陆地降水（图2），北半球夏半年全球变暖（IPO）的相对重要性从早期的18%（53%）增加（减少）到近期的28%（40%）；冬半年全球变暖的相对重要性较稳定，但AMO（IPO）的相对重要性从早期的27%（36%）下降（增加）到近期的19%（43%）。
相关成果已在线发表于《International Journal of Climatology》。本研究得到了国家自然科学基金重点项目（42230105）的支持。
图1 1934-2020年期间GPCC的陆地降水中（a）10-20年、（b）20-50年，（c）>50的方差占比。暗红线包围的区域表示通过了10%蒙特卡罗检验。
图2 全球变暖、IPO与AMO对1934–1976年间北半球（a）夏半年、（c）冬半年GPCC陆地降水变化的总贡献，以及区域平均的（b，d）全球变暖（红色）、AMO（蓝色）、IPO（绿色）的相对贡献及三者之和（蓝绿色）。右侧（e–h）与左侧相同，但为1977–2020年间。
文章信息：
Xu, C., Tao, L.*, Rong, Y., & Xu, C. (2024). Relative importance of global warming, the IPO, and the AMO in surface air temperature and terrestrial precipitation. International Journal of Climatology, 44(3), 923–952. https://doi.org/10.1002/joc.8365