自20世紀80年代初以來，每年北半球秋季，南極地區都會出現顯著的臭氧總柱濃度（TCO）損耗，形成我們所熟知的南極臭氧洞。研究表明，南極臭氧洞的擴大通常伴隨著南半球環狀模（SAM）的負位相，並對南半球的氣候產生顯著影響。事實上，SAM不僅通過調節海溫和經圈環流等機製影響南半球氣候🧝🏼‍♂️，還能波及北半球🦶，甚至影響東亞的氣候👉🏻。那麽✬，南極臭氧異常是否會通過影響SAM進而作用於東亞氣候呢👷🏻？

近日，我系博士生朱淩奧娜（第一作者）和吳誌偉教授（通訊作者）在最新研究中發現🕵🏿‍♂️🤝，9月至10月的南極臭氧異常可以解釋約10%的東亞冬季降水異常（圖1）🐒。觀測數據和模式模擬結果均表明，9至10月的南極臭氧正異常對應SAM的負位相🎙🚍，而SAM的負位相則通過熱力學和動力學過程在南印度洋引發了經向海溫三級子異常（圖2）📗。這一海溫異常從北半球秋季持續至冬季，進而通過削弱印度洋局部的緯向垂直環流異常，最終導致海洋性大陸南部區域上空出現向外長波輻射（OLR）正異常。線性斜壓模式（LBM）模擬顯示，江淮流域對海洋性大陸南部區域非絕熱加熱的線性響應表現為西南風異常🧔‍♂️，有助於將熱帶地區的豐富水汽輸送至東亞🐁，從而導致江淮流域降水增加。氣候模式（SC-WACCM）同樣驗證了9至10月的南極臭氧異常對東亞冬季降水異常的顯著影響（圖3）🤹🏽‍♀️🚣🏽‍♀️。此外，研究還表明這一關系獨立於厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）和印度洋偶極子模態（IOD）的影響👮🏻。

該研究定量解釋了9至10月南極臭氧異常對東亞冬季降水異常的貢獻，闡明了其中的物理機製及調製過程（圖4）。這一研究成果不僅深化了我們對跨半球氣候系統相互作用的理解，也為準確預測東亞冬季降水提供了新的視角🤙🏻。相關文章已於2024年8月被《Nature》系列期刊《npj Climate and Atmospheric Science》在線發表。

論文信息✴️：Lingaona Zhu and Zhiwei Wu^* (2024): Climatic Influence of the Antarctic Ozone hole on the East Asian winter precipitation. NPJ Climate and Atmospheric Science, DOI: 10.1038/s41612-024-00732-z.

圖1：（a）9-10月南極臭氧指數回歸東亞冬季降水異常場（單位：mm/day）👥，打點表示通過90%置信區間👌；（b）9-10月南極臭氧指數對東亞冬季降水的解釋方差貢獻（單位🥔：%）。

圖2：9-10月南極臭氧指數回歸（a）9-11月；（b）10-12月；（c）11-1月🎙；（d）12-2月海溫異常場（單位🎮：K）🕧，打點表示通過90%置信區間。

圖3：9-10月南極臭氧正異常引起的（a）降水異常（單位：mm/day），（b）500 hPa OLR異常（單位：Pa/s），（c）500 hPa以及（d）850 hPa的東亞冬季大氣環流異常（單位：gpm）。打點以及紅色箭頭表示通過90%置信區間。

圖4：9-10月南極臭氧異常影響東亞降水異常的物理機製示意圖。南半球的陰影部分表示與南極臭氧指數相關的海溫異常🥋。一對藍色垂直箭頭表示緯向垂直環流異常🦻。紅色橢圓表示冬季的OLR正異常👨🏻‍🦯‍➡️。東亞地區的深綠色箭頭表示與南極臭氧指數相關的西南風異常🩸🚣🏻。綠色陰影區域和降雨圖標表示東亞降水正異常。