【本网讯】远东地区位于东亚夏季风系统北缘，其降水变化受西北太平洋水汽输送、北亚中高纬度环流及海气相互作用的共同调控。亚洲–太平洋涛动（Asian-Pacific Oscillation, APO）作为表征夏季亚洲大陆与北太平洋之间对流层中高层热力差异的重要气候模态，对亚洲季风和北半球中纬度环流具有显著调节作用。然而，APO的影响能否延伸至远东地区，并通过激发西北太平洋海温异常持续影响随后的秋季降水，尚缺乏系统认识。近日，成都信息铂莱国际大学大气科学学院华维教授团队在《Nature》旗下期刊npj Climate and Atmospheric Science发表研究论文，揭示了夏季APO对远东地区夏季和秋季降水的跨季节影响及其物理过程，为区域季节气候预测提供了新的科学依据。
围绕上述科学问题，大气科学学院华维教授团队及其合作者，利用多套观测和再分析资料，系统分析了夏季APO与远东地区同期夏季及随后秋季降水之间的关联，并进一步揭示了相关大气环流过程与西北太平洋海气相互作用机制。研究表明，夏季APO对远东地区夏季和秋季降水的影响具有不同的物理路径：夏季降水主要受到APO相关大气环流异常、水汽输送和垂直运动的直接影响；而随后秋季的降水异常则与夏季形成并持续存在的西北太平洋暖海温异常密切相关。
1.夏季APO与远东地区夏秋季降水之间存在稳定联系
研究首先分析了夏季APO与远东地区季节降水之间的关系。结果显示，在APO正位相背景下，远东大部分地区夏季降水偏多；进入秋季后，正降水异常的空间范围有所调整，但主要异常中心仍位于远东地区，表明夏季APO不仅影响同期降水，亦与随后秋季降水变化存在显著关联，且该联系在年际尺度上同样具有较好的稳定性（图1）。进一步剔除ENSO、NAO和PNA等主要气候模态的影响后发现，远东地区夏秋季降水异常仍然存在，其空间分布与原始结果基本一致，表明夏季APO与远东降水之间的联系独立于其他主要气候模态。
图1 1940–2022年季节降水异常对夏季亚洲–太平洋涛动指数和秋季西北太平洋海温指数的回归
2.APO相关大气环流直接影响远东夏季降水
在明确夏季APO与远东降水关系的基础上，研究进一步分析了同期大气环流过程（图2）。APO正位相期间，对流层高层出现由东亚向北太平洋延伸的正位势高度异常，低层则在中纬度西北太平洋形成异常反气旋，其南北两侧各伴随低压系统，构成经向波列结构。波作用通量诊断显示，相关扰动沿中纬度波导传播至西北太平洋—远东地区，表明该异常反气旋属于大尺度准定常波列的一部分，而非局地性环流异常。在该反气旋北侧，低层西南风异常增强了由西北太平洋向远东地区的暖湿水汽输送，配合异常上升运动，共同为远东夏季降水增加提供了有利条件。信号剥离分析进一步证实，剔除APO信号后，与远东降水相关的西北太平洋低层异常反气旋显著减弱，揭示了APO在调控该环流异常中的关键作用。
图21940–2022年夏季大气环流异常对夏季亚洲–太平洋涛动指数的回归
3.西北太平洋暖海温对夏季APO的响应可持续至秋季
为解释秋季降水响应，研究进一步分析了西北太平洋海表温度的季节演变特征。结果显示，夏季APO相关的暖海温异常在前期冬季和春季整体较弱，于夏季迅速发展，主要分布于日本以东、黑潮延伸体至阿留申群岛以南的中纬度西北太平洋，并持续至随后秋季（图3）。超前—滞后分析表明，夏季APO与西北太平洋海温之间的联系在前期冬季和春季较弱，自夏季起显著增强，并维持至夏末秋初，至秋末初冬仍保持显著相关。这表明该暖海温异常并非夏季APO发生前已存在的海洋信号，而主要是在APO相关大气环流强迫作用下形成，并依赖海洋较强的热力惯性延续至秋季。秋季海温与远东降水的回归分析进一步显示，中纬度西北太平洋暖海温与远东地区秋季降水偏多密切相关；即使从海温和降水中分别去除夏季APO信号，二者之间的关系依然存在，表明秋季西北太平洋海温能够独立地对远东地区降水产生进一步影响。
图31940–2022年海表温度异常的回归分布
4.秋季北太平洋—远东环流异常与持续暖海温相联系
进入秋季后，APO相关大气环流较夏季有所减弱，并出现一定程度的东移，但北太平洋地区仍维持具有组织性的波列型环流结构（图4）。在低层，异常反气旋中心移至北太平洋中部，其西北侧远东附近存在异常低压。与该异常低压相对应，远东及邻近高纬度地区出现异常上升运动，为秋季降水增加提供了有利的动力条件。与夏季相比，秋季环流异常的空间结构已发生明显调整，因此不能将其简单视为夏季大气环流的直接延续。值得注意的是，夏季形成并延续至秋季的暖海温异常，主要位于北太平洋异常高压与低压之间的过渡区域。这一空间配置表明，持续暖海温可能通过海气热量交换，对秋季北太平洋—远东地区的大气环流产生进一步影响。
图41940–2022年秋季大气环流异常对前期夏季亚洲–太平洋涛动指数的回归
5.海气热量交换的季节变化连接夏季海温形成与秋季环流响应
研究进一步从云量、辐射、海气热通量和风应力等方面，分析了西北太平洋暖海温的形成机制及其在秋季的作用（图5）。夏季，在APO相关异常反气旋控制下，中纬度西北太平洋上空云量减少，到达海面的向下短波辐射增强；同时，潜热和感热通量异常有利于海洋吸收热量，其中潜热通量的贡献更为明显。此外，异常反气旋对应的中纬度西风应力减弱，可能通过调整Ekman输送和上层海洋热平流，减少冷水输送并促进相关海域海表增暖。云–辐射过程、海气湍流热通量变化和风应力调整共同作用，促使中纬度西北太平洋形成显著的暖海温异常。进入秋季后，潜热和感热通量异常发生符号反转，表明夏季储存在海洋中的热量开始向大气释放。随着秋季海气温差增大，持续暖海温对近地层大气的热力影响增强，有助于维持北太平洋-远东地区的异常环流。信号剥离分析显示，从秋季降水场中去除同期西北太平洋海温信号后，夏季APO对应的远东秋季正降水异常明显减弱，进一步证实西北太平洋海温异常在夏季APO影响秋季远东降水的过程中发挥了关键的桥梁作用。
图5 1940–2022年夏季和秋季海气相互作用相关变量对夏季亚洲–太平洋涛动指数的回归
综上所述，该研究系统区分了夏季APO影响远东地区同期夏季降水与滞后秋季降水的不同物理过程。夏季，APO相关大气环流通过加强暖湿水汽输送和异常上升运动，直接促进远东地区降水增加；与此同时，异常反气旋通过云量、短波辐射、海气热通量和风应力等过程，促使中纬度西北太平洋形成暖海温异常。持续至秋季的暖海温异常进一步通过海洋向大气释放热量，影响北太平洋—远东地区环流，并有利于远东秋季降水增加。
该研究揭示了夏季APO影响远东地区夏秋降水的跨季节过程，拓展了对APO气候效应空间范围和时间尺度的认识，也进一步阐明了中纬度西北太平洋海温异常在大气遥相关信号跨季节影响中的重要作用。夏季APO及其相关的海温异常，可为远东地区秋季降水预测提供具有物理依据的前期信号。相关成果以“Far East precipitation associated with summer Asian-Pacific Oscillation”为题发表于Nature旗下期刊《npj Climate and Atmospheric Science》（中国科学院/JCR一区TOP，IF8.4）。大气科学学院青年教师时一文博士为第一作者，华维教授为通讯作者，合作者包括中国气象科学研究院赵平研究员和四川省气候中心蔡怡亨铂莱国际师。研究得到国家自然科学基金项目（42275022）、国家重点研发计划项目（2023YFF0805300）、四川省科教联合基金（2025NSFSC2005）以及成都信息铂莱国际大学科技能力提升计划（KYQN202205）的共同资助。
论文信息：
Shi, Y., Hua, W., Zhao, P. et al. Far East precipitation associated with summer Asian-Pacific Oscillation. npj Clim Atmos Sci (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01467-9
