人为气候变化导致北大西洋冬季大气环流格局显著重组

为什么大西洋上的冬季风对你很重要

塑造东北美和欧洲日常生活的冬季天气由北大西洋上空的巨大风场控制。这些风场决定了一个季节是多风还是平静、湿润还是干燥、温和还是严寒。本研究提出了一个紧迫的问题：随着人类使地球变暖，我们是否也在重塑这些大尺度的冬季格局——不仅仅是升高温度，而是改变北大西洋上空大气的行为方式？

熟悉天气背后的大气模式

北大西洋的冬季气候可被归纳为少数重复出现的“格局”或首选环流型。其中最重要的之一是北大西洋涛动（NAO），它描述了冰岛附近低压区与亚速尔附近高压区之间的气压差。该差值很大时（NAO正相位），西风加强并向北偏移，通常会给北欧带来温暖多雨的冬季，同时使南欧和地中海部分地区更干燥。差值较弱或反向时（NAO负相位），急流减弱或移位，偏向导致欧洲更冷的冬季以及其他区域性变化。弄清全球变暖是否改变了这些格局的发生频率和强度，对大西洋地区的洪水、干旱、风能和农业有直接影响。

模拟数百年的冬季天空

为将自然波动与人为驱动的变化区分开来，作者使用了来自最先进气候模型的100个模拟，这些模拟覆盖1850年至2100年并采用高排放情景。由于每个模拟在相同的外部强迫下从略有不同的初始条件出发，它们的平均描述了气候对温室气体和其他驱动因素的强迫响应，而各模拟之间的差异代表内部变率。研究团队关注冬季（12月至2月），考察了距地面约5公里处的环流（中纬度急流流经之处）以及地表温度。他们使用统计工具找出将高空环流与地表增温联系起来的主导模式，然后通过聚类分析在1995年左右的一个关键转折点前后识别出不同的大气格局，在该转折点上人类对北大西洋环流的明显影响变得可检测。

格局数量相同，但性质发生变化

分析表明，在包含外部强迫的情况下，北大西洋在1995年前后仍然表现为四种主要冬季环流格局。然而在全球变暖下，它们的空间分布发生了重组。高低压中心整体向北移动，1995年之后最常见的格局更接近NAO正相位，冰岛低压和亚速尔高压更为明显。与此同时，不受外部变化影响的内部生成环流——即大气在外部条件不变时的本底活动——在1995年后失去了一种格局，变得由一个更弱且占主导的格局主导。这表明人为增温不仅仅是叠加一个背景趋势，而是在积极抑制某些自然环流状态并使其他状态更持久。

NAO趋于正向，但本世纪后期有所缓和

针对NAO本身，模型能够再现其熟悉的偶极结构和历史行为。在包含强迫响应时，平均NAO指数在21世纪大部分时间内呈向更正值的趋势，这意味着冰岛与亚速尔之间强烈的气压对比的冬季变得更常见。同时，NAO的总体变率下降：正负相位之间的摆动不那么剧烈。有趣的是，本世纪末出现了低强度负NAO事件的适度回升，这有助于稍微缓和正向趋势。从物理上看，这些变化与中层对流层急流的位移有关：NAO正相位格局会出现更强且略向极地移动的西风，而NAO负相位格局则表现为更弱且略向赤道移动的急流。

这对未来冬季意味着什么

对普通读者而言，关键信息是：人为气候变化正在重组北大西洋上空冬季大气的“行驶车道”。这些广泛的环流格局并未消失，但一些变得更频繁且更持久，而另一些则逐渐减弱。气候系统的自然变率在某些方面被削弱，尤其是在NAO方面，尽管极端的负相事件仍可能发生。这种平衡的演变有助于解释为什么未来冬季在总体变暖的叠加下，欧洲和东北美可能出现更一致的风暴路径、降雨和温度格局。它也强调了为未来气候做规划时，不仅要考虑气温上升，还要考虑驱动日常天气的底层大气格局如何被重塑。

引用: Satpathy, S.S., Franzke, C.L.E., Verjans, V. et al. Anthropogenic climate change leads to a pronounced reorganisation of wintertime North Atlantic atmospheric circulation regimes. Commun Earth Environ 7, 155 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03180-0

关键词: 北大西洋涛动, 大气环流, 气候变化, 冬季天气, 急流