PNAS |研究称在热带地区发现了新的气候模式

热带气候变异性以跨越不同时间尺度的各种振荡为特征。印记热带平均状态的振荡通常归因于缓慢的过程，比如季节性周期或年际变异性。然而近日发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的一项研究中，一组来自奥地利科学技术研究所（ISTA）和法国国家科研中心（CNRS）的科学家在热带地区发现了一种新型的振荡。全热带季内振荡（简称TWISO），是一种表现为热带地区的降雨、云层和风的形式在几个星期里反复出现的模式。

     除了大气环流外，气候振荡对热带地区的气候也起着至关重要的作用。振荡是气候系统的波动，持续时间从几周到甚至几千年不等。“振荡就像一个来回摆动的巨大钟摆。当它朝一个方向摆动时，可能会带来更温暖、更湿润的条件。当它向另一个方向摆动时，可能会带来更凉爽、更干燥的天气，”首席作者、ISTA博士后研究员Jiawei Bao解释说。振荡经常引发极端天气状况。一个典型例子是厄尔尼诺-南方涛动（ENSO），其在两到七年的时间尺度上振荡，在不同位相会引发全球不同地区出现极端天气。

     Bao等人现在检测到了一种新的振荡系统，称为“全热带季内振荡”（TWISO），其为一种一直存在的振荡，但直到现在才被发现。“TWISO是一种一直存在的自然现象，但直到近期才在我们的论文中通过对历史观测和再分析数据的分析发现了它，”Bao说。“TWISO的定义特征是其在全热带范围内的一致性。其表现为覆盖整个热带地区的大尺度振荡，在大约30到60天的季节内时间尺度上发生变化。”

     TWISO在多个变量中都很明显，涉及对流、辐射、表面通量和大尺度环流之间的相互作用。其主要表现为热带印度洋-太平洋暖池中的对流扰动，伴随着大尺度热带翻转环流中的振荡。Bao等人探讨了TWISO、马登-朱利安振荡（MJO）和辐射对流平衡的不稳定性之间的关系。TWISO的某些位相与MJO的特定位相相吻合，表明二者之间可能存在关联。不过，虽然MJO能够放大TWISO的振幅，但其并不是TWISO发生的必要条件。

TWISO原理图。（Bao et al. PNAS 2025）

     “虽然要确定引发TWISO的确切机制仍具有挑战性，但本文的主要关注点是将TWISO识别为跨越整个热带地区范围的季节内时间尺度上的一个稳定的振荡分量，”作者们写道。“本文所揭示的大尺度环流的季节内振荡挑战了哈德利环流在较短时间尺度上为一个稳定系统的传统观点，强调了潮湿对流和大尺度环流之间动力学相互作用的关键作用。”

     TWISO预计会对热带天气和气候产生重要影响。大尺度环流的振荡可以驱动整个热带气候系统的协调响应。这导致许多过程共变，可能会增强季节内的可预测性。强烈的振荡可能使系统远离其平均状态，导致与典型条件的显著偏离，并增加极端事件发生的可能性。Bao指出，在TWISO的一个特定位相，海洋表面温度升高，增加了气旋形成的可能性。此外，热带平均大气层顶辐射的季内变异性表明，TWISO调节着热带能量平衡。通过调节能量通量，TWISO可能影响和温带地区的交换，进而可能影响全球天气和气候模式。

     Bao等人总结指出，对TWISO的深入了解可以为MJO的驱动机制提供新的见解，而这一直是热带气候研究的一个长期挑战。进一步的研究对于揭示TWISO的内在机制、其在模型中的表示及其更广泛的影响至关重要。