在持续全球变暖下消失的准两年振荡

高空中的风塑造着我们的天气

在我们头顶很高的地方，一层喷气式客机几乎触及不到的空气中，缓慢的风律默默地影响着地面上的天气与气候。本文提出了一个尖锐的问题：随着全球变暖的持续，这种节律会不会就此消失？作者使用延伸到2100年以后的先进气候模式，探讨热带平流层中一种关键风场如何可能逐渐衰减——以及这对我们2至3年气候展望可靠性意味着什么。

赤道上方隐藏的风时钟

在热带平流层，大约在地表上方20至30公里处，风向大约每两到三年会自然翻转一次。这种来回的模式称为准两年振荡，像一个缓慢运行的“风时钟”。其交替的东风和西风相位帮助引导连接热带与极地的气流，微妙地影响季风、冬季风暴，甚至急流的强度与位置。几十年来，预报员依赖这一规律性节律来改进季节性与多年尺度的气候预测。

在更热的世界里这个风时钟会怎样

作者基于CMIP6项目的四个先进气候模式，这些模式在一个高排放情景下运行——温室气体在21世纪及以后持续上升。在这些模拟中，位于下平流层的熟悉的两到三年信号逐渐减弱且周期加快，直到在大约50 hPa处——该振荡的关键层位——模式实际上消失。在不同模式中，这种消失发生的时间大致在2075年前后到22世纪末不等，但整体情节一致：常规节律瓦解为更短的年尺度或甚至半年的脉动，曾经清晰的两年节拍从记录中淡出。

海洋变暖与上升气流如何破坏节律

研究进一步探究了“如何发生”。随着海洋变暖，尤其是热带中东太平洋变暖，对流——上升的温暖湿润气柱——增强。这增强了热带的大尺度上升运动，并搅动出更多可以传入平流层的大气波动。通常，这些波的混合驱动着交替风带的缓慢向下迁移，维持振荡。但在强烈变暖下，两件事同时发生：上升气流增强，倾向于把振荡维持在更高层并削弱其下方部分；波活动增强，则加速风的翻转。研究中的理想化简化模式显示，随着波驱动变强和上升流增加，振荡周期逐步从约两年缩短到一年，再到大约半年的尺度，直到经典的缓慢循环不再明显。

高排放与低排放下的不同未来

为检验这是由二氧化碳本身驱动还是由其导致的变暖所致，作者进行了有针对性的试验，分别调整大气中CO₂浓度和海表温度。结果指向海洋变暖为主要元凶：当海洋按六倍CO₂世界的温度升高时，即便大气中CO₂维持在工业化前水平，振荡也会消失。相比之下，在将全球变暖控制在约2°C以下的低排放情景中，模式未显示该振荡的长期减弱或丧失。在那种较温和的未来，平流层的风时钟很可能像今天一样继续滴答作响。

影响延伸至日常天气的涟漪

因为这种高空风场会推动下层的天气系统，它的消失会影响可预测性。作者检视了熟悉的两到三年信号如何在两半球的急流风中显现。当振荡强烈时，这一信号从背景“噪声”中清晰突出，为预报员提供了关于副热带急流可能位移的更可靠线索。随着振荡在高排放模拟中减弱并消失，对流层中该信号也随之淡化，其相对于噪声的强度下降。精心设计的对比试验，将有振荡与无振荡的模式世界进行比较，证实了这一点：没有这种平流层节律，关键风带的多年摆动会变弱且更难以预测。

消失的风时钟对我们的意义

直白地说，研究表明如果温室气体排放长期偏高，气候系统中一个长期存在的“节拍器”可能在21世纪末至23世纪某个时间段沉寂。其丧失不会立即引发灾难，但会侵蚀科学家用以提前几年预判天气和气候模式的工具——包括影响风暴、热浪和干旱的急流行为。在采取强有力气候行动以限制变暖的情形下，这个隐秘的风时钟很可能得以保存。因此，这一发现为不受控制的变暖又增添了一项不那么显而易见的代价：不仅是更极端的事件，还包括我们预见这些事件能力的减弱。

引用: Luo, F., Xie, F., Zhou, T. et al. The disappearing quasi-biennial oscillation under sustained global warming. Nat Commun 17, 2138 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68922-2

关键词: 准两年振荡, 平流层风, 气候可预测性, 全球变暖, 急流