环日本海经济区是东北亚可持续发展的核心区，该地区冬季地表气温异常对粮食生产、交通运输以及国际经济合作有重要影响，但该地区地表气温季节预测的技巧却十分有限。ENSO作为热带太平洋最显著的年际模态，通过调控东亚冬季风强度影响环日本海冬季地表气温，而阿留申低压作为东亚冬季风环流系统成员之一，也可与西伯利亚高压相互配合，影响环日本海冬季地表气温异常。然而，阿留申低压作为大气内部变率，是否能否独立影响环日本海冬季地表气温还不清楚。
朱志伟教授课题组最新研究发现，尽管ENSO与阿留申低压指数之间存在显著正相关关系，但两者与环日本海冬季地表气温的相关却截然相反（图1），暗示ENSO和阿留申低压在驱动该地区冬季地表气温异常上可能存在独立作用。那么，1）ENSO和阿留申低压对环日本海冬季地表气温的独立影响过程是什么？2）ENSO和阿留申低压对环日本海冬季地表气温的共同影响如何？这是需要进一步回答的关键科学问题。
通过统计诊断与数值模拟的方法，该研究揭示：1）与正Niño3.4海表温度异常相关的热带三极型对流异常激发源自热带太平洋和热带印度洋向东传播的两支Rossby波列，导致东北亚上空受异常反气旋控制，环日本海冬季地表气温异常偏高（图2a）。而增强的阿留申低压扰动西风急流后激发一支东传Rossby波列，导致东北亚上空的气旋异常和环日本海冬季地表气温异常偏低（图2b）；2）与正Niño3.4海表温度异常相关的热带印度洋对流异常激发的经向Rossby波列叠加在阿留申低压增强所激发的下游Rossby波，导致二者对环日本海冬季地表气温的影响相互抵消（图2a-b）；3）当Niño3.4和阿留申低压指数异位相时，二者联合作用造成环日本海冬季地表气温更为显著的异常（图3c, e）。而当Niño3.4和阿留申低压指数同位相时，二者作用抵消，造成该地区冬季地表气温无明显异常（图3b, d）。
在理解环日本海冬季地表气温异常动力来源的基础上，该工作进一步提出了一种新的基于Niño3.4和阿留申低压指数的环日本海冬季地表气温异常监测预测指数（图3），可为该地区冬季地表气温异常的监测预测提供参考。该论文目前已发表在最新一期Journal of Climate上，我院博士研究生刘雪峰为第一作者，日本气象厅K. Takemura和韩国全北国立大学Youngmin Yang为共同作者。
图1（a）1961–2021年冬季Niño3.4指数（红线）和阿留申低压指数（蓝线）标准化年序列；（b）2米气温（填色，°C）回归至冬季Niño3.4指数，打点区域为回归系数通过90%信度水平的显著性检验的区域；（c）同（a），但为回归至阿留申低压指数
图2 ENSO和阿留申低压对环日本海冬季地表气温异常的单独（a–b）和联合（c–d）影响的物理过程示意图
图3 基于Niño3.4和阿留申低压指数的环日本海地表气温监测预测指数
论文信息：
Liu X., Z. Zhu. K. Takemura, Y-M. Yang. 2024: Counteracting impacts of the ENSO and Aleutian Low on winter surface air temperature anomalies over the Japan Sea Rim region. J. Climate, 37(22), 5739-5750. doi: 10.1175/JCLI-D-24-0136.1.
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