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在全球变暖背景下，北大西洋副热带高压（NASH）对美国东南部夏季降水影响重大，但相关研究因记录短存在局限。研究人员利用美国东南部树轮网络，重建 870 年 NASH 西翼压力梯度强度。发现其位置变率增加、西移更极端，且受火山喷发影响，该成果对水资源管理意义重大。
在地球的气候系统中，北大西洋副热带高压（NASH）就像一个神秘的 “气候引擎”，掌控着美国东南部夏季的降水和气候模式。它的位置稍有变动，就可能让美国东南部时而干旱，时而洪涝。以往，人们对 NASH 的了解大多基于短短 100 - 150 年的仪器记录，这就好比只通过短暂的 “惊鸿一瞥” 来认识一个复杂的生态系统，难以全面把握其变化规律。而且，自 20 世纪 70 年代以来，仪器记录才显示出 NASH 西翼有明显变化，这使得我们对其在自然状态下的变化缺乏足够认知。在全球变暖的大趋势下，NASH 的变化对水资源、农业等领域影响深远，比如降水变率增加会影响农作物产量，威胁粮食供应。因此，迫切需要更长时间尺度的研究来揭示 NASH 的变化规律。
为了揭开 NASH 西翼变化的神秘面纱，国外研究人员开展了一项深入研究。他们通过构建美国东南部的树轮网络，重建了过去 870 年 NASH 西翼压力梯度的相对强度，以此来探究其变化特征、驱动因素以及相关的水文气候模式。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上。
研究人员采用了多种技术方法。首先，他们从国际树轮数据库收集了 109 个树轮年代序列，并在佐治亚州、南卡罗来纳州和北卡罗来纳州采集新样本，共获得 122 个年代序列。在实验室中，按照标准树木年代学技术处理样本，测量树轮宽度。之后，利用主成分回归方法，结合标准化树轮测量数据，重建了 5 - 7 月（MJJ）的百慕大高压指数（BHI）。同时，通过多种统计分析方法，研究 BHI 与气候变量之间的关系，以及火山喷发对 BHI 的影响。
研究结果
- 西翼的趋势和变化：研究人员重建的 MJJ BHI 能解释 71% 的 BHI 方差，且重建值与仪器记录值相关性良好，表明重建结果可靠。尽管 1948 年以来 BHI 均值无显著年趋势，但在过去 870 年中，BHI 在 10 分位数及以下呈现明显负趋势，意味着西翼极端西侵强度增加。20 世纪以来，BHI 变率显著增大，比工业化前增加了 50%，表明 NASH 西翼位置变得更加不稳定。
- 西翼的水文气候作用：研究发现，模拟的 PDSI 和 SPEI 值与重建的 BHI 在大部分地区呈中度至强相关。当西翼西移（BHI 为负）时，美国东南部干燥，而加勒比和中美洲部分地区湿润，形成水分偶极子。这表明西翼位置的变化对区域水文气候有重要影响。
- 火山对西翼的影响：通过 870 年的重建记录，研究人员发现重大火山喷发会影响 NASH 西翼。喷发当年，西翼向东迁移；次年，开始西移，并在随后 3 年保持西移趋势，5 - 6 年后又向东移动。火山喷发后，美国东南部降水减少，出现明显的水文气候信号。
研究结论和讨论部分指出，20 世纪 NASH 西翼位置变率增加，极端西移趋势更明显，这与气候变暖的预期变化相符。西翼是加勒比和美国东南部水文气候变率的关键驱动因素，其位置变化形成的水分偶极子在多个时期都存在。火山喷发与西翼变化存在关联，可能是通过影响西非和北美季风，改变陆地 - 海洋温度差异来实现的。
这项研究具有重要意义。它为评估美国东南部和加勒比地区干旱和洪涝事件的驱动因素提供了依据，有助于优化气候模型，更好地理解亚热带环流在气候变化下的变化。同时，研究成果对制定水资源管理和灾害缓解计划至关重要，能帮助减轻气候极端事件带来的经济负担，提高农业生产应对气候变化的能力，为相关政策制定提供科学支持，从而降低社区和经济部门对气候风险的暴露和脆弱性。
