揭秘欧亚与北美春季增温不对称性的驱动机制及其对区域气候的影响

针对欧亚大陆(EA)与北美(NA)春季增温速率3倍差异的未解之谜，研究人员通过多尺度气候模型(CESM2)揭示了热带太平洋变率(贡献32±28% SAT趋势)与人为气溶胶(贡献34±23% SAT趋势)的关键作用，发现温室气体(GHG)对气溶胶效应的抵消机制，为预测未来区域气候转型提供新见解。

　　

全球变暖背景下，欧亚大陆与北美大陆的春季增温呈现出惊人的不对称性——1979-2021年间欧亚大陆的增温速率是北美的3倍，伴随雪盖变化的显著差异。这种"东暖西冷"的格局直接影响植被生长季长度、农业灌溉和水资源管理，但驱动机制长期存在争议。传统观点认为热带太平洋海温(SST)的内部变率是主因，而人为强迫的作用被低估。

为破解这一谜题，研究人员利用美国国家大气研究中心(NCAR)的CESM2模型开展多尺度模拟。通过对比完全耦合实验(LENS2)、大气环流模式(AMIP)和热带太平洋"pacemaker"实验(PAC2)，结合ERA5再分析数据，首次量化了不同驱动因素的贡献。关键技术包括：(1)大集合气候模拟(50成员LENS2)分离内部变率与强迫响应；(2)奇异值分解(SVD)提取SAT(地表气温)与雪盖的协同变异模态；(3)单强迫实验(AAER气溶胶专属、GHG温室气体专属)解析不同外强迫效应；(4)Plumb波通量诊断大气罗斯贝波(Rossby wave)传播路径。

主要发现：

1. 春季EA-NA不对称性与内部变异模态关联
   SVD分析揭示春季存在独特的SAT-雪盖协同模态：欧亚暖异常对应北美冷异常，解释45.3%协方差。该模态在PAMIP(固定SST)中依然存在，证实其为大气-陆地耦合的固有变异模式。

2. 热带太平洋变性与气溶胶的等效贡献
   观测热带太平洋SST变率(冷却东太平洋)通过激发罗斯贝波列，贡献32±28%的SAT不对称趋势和16±13%雪盖趋势。令人意外的是，人为气溶胶单独可产生34±23%(SAT)和24±17%(雪盖)的等效影响，其诱导的"东亚-北太平洋-北美"波列与热带波列共同强化北美冷却。

3. GHG对气溶胶效应的抵消作用
   GHG强迫导致北美更强增温(-25±31% SAT趋势)，与气溶胶效应相抵消。这解释了为何CMIP5多模型均值未再现观测不对称性——并非外强迫无效，而是GHG与气溶胶的对抗效应被忽视。

4. 未来可能的情景逆转
   SSP3-7.0情景下，随着气溶胶排放减少，模型预测2045年左右EA-NA不对称性将反转，北美增温反超欧亚，雪盖变化随之逆转，对区域农业和水资源管理构成新挑战。

结论与意义：
该研究颠覆了"内部变率主导"的传统认知，首次揭示人为气溶胶与热带太平洋变率对大陆尺度气候不对称性的协同塑造作用。发表于《SCIENCE ADVANCES》的这项成果，不仅为理解历史气候转型提供新框架，更警示未来减排政策需考虑气溶胶减少可能引发的区域气候格局重组。特别是东亚气溶胶变化通过遥相关调控北美气候的机制，凸显了全球气候治理的联动性，为跨大陆气候风险评估提供科学依据。