2015 年末的那場(chǎng)超級(jí)厄爾尼諾事件，很多人至今記憶猶新。那一年冬天，加利福尼亞等待已久的暴雨終于降臨，而東非卻遭遇嚴(yán)重洪災(zāi)，印度尼西亞的火災(zāi)濃煙彌漫了整個(gè)東南亞......

人們對(duì)這類現(xiàn)象已經(jīng)習(xí)以為常，赤道太平洋一打噴嚏，千里之外就會(huì)感冒。這種跨越大洋和大陸的氣候 “牽一發(fā)而動(dòng)全身” 的效應(yīng)，氣象學(xué)界稱之為遙相關(guān)（teleconnection）。過(guò)去一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家一直在繪制和利用這張聯(lián)動(dòng)地圖，用它來(lái)做季節(jié)性預(yù)報(bào)、評(píng)估農(nóng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)劃水資源調(diào)度。

2026 年 1 月，發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》（Geophysical Research Letters）上的一項(xiàng)研究顯示，這張地圖本身正在發(fā)生變化，而且變化的幅度已經(jīng)超出了氣候系統(tǒng)自然波動(dòng)所能解釋的范圍。

圖丨相關(guān)論文（來(lái)源：Geophysical Research Letters）

論文的作者團(tuán)隊(duì)來(lái)自哈佛大學(xué)和法國(guó)索邦大學(xué)。第一作者 Eran Vos 來(lái)自巴黎動(dòng)力氣象實(shí)驗(yàn)室（Laboratoire de Météorologie Dynamique），另外兩位合著者 Peter Huybers 和 Eli Tziperman 是哈佛大學(xué)地球與行星科學(xué)系的氣候?qū)W家，后者長(zhǎng)期從事 ENSO（El Ni?o－Southern Oscillation，厄爾尼諾－南方濤動(dòng)）和大氣海洋耦合動(dòng)力學(xué)的理論研究。

地球氣候系統(tǒng)中存在幾種反復(fù)出現(xiàn)的大尺度振蕩模態(tài)，它們是氣候變率的主旋律。除了 ENSO，還有 NAO（North Atlantic Oscillation，北大西洋濤動(dòng)）、SAM（Southern Annular Mode，南半球環(huán)狀模態(tài)）、IOD（Indian Ocean Dipole，印度洋偶極子）和 PDO（Pacific Decadal Oscillation，太平洋年代際濤動(dòng)）。這些振蕩通過(guò)大氣羅斯貝波（Rossby wave）等機(jī)制，把能量和信息從一個(gè)區(qū)域傳遞到另一個(gè)遙遠(yuǎn)的區(qū)域，赤道太平洋變暖能影響澳大利亞的降水，北大西洋的氣壓異常能左右歐洲的寒冬暖冬。這些聯(lián)動(dòng)關(guān)系并非絕對(duì)固定，但長(zhǎng)期以來(lái)，它們被視為氣候系統(tǒng)的內(nèi)稟特征，在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)間尺度上大致穩(wěn)定。Vos 等人挑戰(zhàn)的正是這個(gè)假設(shè)。

研究的方法論分兩步走。第一步是構(gòu)建 “協(xié)方差指紋”（covariance fingerprinting）。做法是：計(jì)算全球各網(wǎng)格點(diǎn)之間月均溫度異常的協(xié)方差矩陣，分別針對(duì) 1960 至 1990 年和 1990 至 2020 年兩個(gè)三十年窗口，比較兩者的差異。這個(gè)差異就是遙相關(guān)模式的變化量。然后把觀測(cè)到的變化投影到 CESM2（Community Earth System Model Version 2，第二版社區(qū)地球系統(tǒng)模式）大型集合模擬中、由溫室氣體等人為強(qiáng)迫驅(qū)動(dòng)的協(xié)方差變化模式上。作為對(duì)照，他們從同一模式的長(zhǎng)期控制運(yùn)行中隨機(jī)抽取 1000 對(duì)三十年窗口，計(jì)算純粹由自然變率產(chǎn)生的協(xié)方差變化。

（來(lái)源：Geophysical Research Letters）

結(jié)果非常清晰：團(tuán)隊(duì)觀測(cè)到的協(xié)方差指紋值遠(yuǎn)大于自然變率所能產(chǎn)生的全部 1000 次模擬值。也就是說(shuō)，過(guò)去六十年間全球遙相關(guān)格局的改變，用自然波動(dòng)來(lái)解釋是說(shuō)不通的。

第二步是多元線性回歸分析。研究團(tuán)隊(duì)逐網(wǎng)格點(diǎn)檢驗(yàn)五種氣候模態(tài)各自遙相關(guān)效應(yīng)在兩個(gè)時(shí)段之間的差異，并評(píng)估這些差異相對(duì)于自然變率的統(tǒng)計(jì)顯著性。在 95％ 顯著性水平下，全球約 28％ 的網(wǎng)格點(diǎn)出現(xiàn)了與 GMST（Global Mean Surface Temperature，全球平均表面溫度）相關(guān)的顯著遙相關(guān)變化，ENSO 和 IOD 分別影響了約 20％ 和 15％ 的網(wǎng)格點(diǎn)，PDO 接近 10％。NAO 和 SAM 的變化比例只有 3．4％ 和 4．0％，接近隨機(jī)預(yù)期，不過(guò)這更可能反映當(dāng)前氣候模式對(duì)這兩種模態(tài)的模擬精度不足，而非它們真的沒(méi)有受到影響。

落到具體區(qū)域，幾個(gè)變化尤其值得關(guān)注。ENSO 對(duì)澳大利亞溫度的遙相關(guān)在近三十年顯著增強(qiáng)，意味著厄爾尼諾發(fā)生時(shí)，澳大利亞的溫度升幅比過(guò)去更大。同時(shí)，ENSO 對(duì)東北非洲的影響發(fā)生了符號(hào)反轉(zhuǎn)，過(guò)去厄爾尼諾年份這里傾向于升溫，現(xiàn)在反而降溫。

類似的反轉(zhuǎn)也出現(xiàn)在南亞和西歐。IOD 方面，其在澳大利亞、非洲、亞洲和中東的遙相關(guān)幅度和空間結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化。PDO 的遙相關(guān)在西歐和北美東部同樣出現(xiàn)了符號(hào)翻轉(zhuǎn)。

那么變化的根源在哪里？是各振蕩模態(tài)本身變強(qiáng)了或變?nèi)趿?，還是傳導(dǎo)效應(yīng)的大氣 “介質(zhì)” 變了？研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此做了專門考察，發(fā)現(xiàn)除了 GMST 的方差因增溫加速而增大之外，其他模態(tài)在兩個(gè)時(shí)段之間的方差基本不變。

這說(shuō)明遙相關(guān)的改變并非源自振蕩信號(hào)本身的變化，而是因?yàn)槿蜃兣厮芰舜髿猸h(huán)流的基本狀態(tài)，改變了羅斯貝波等大氣擾動(dòng)的傳播路徑和效率。打個(gè)不太精確的比方：廣播電臺(tái)的發(fā)射功率沒(méi)變，

但電波傳播的電離層條件變了，所以各地收到的信號(hào)強(qiáng)弱和清晰度都跟以前不一樣了。

利用 CESM2 在 RCP 8.5（Representative Concentration Pathway 8.5，代表性濃度路徑 8.5，即高排放情景）下的未來(lái)投影，研究團(tuán)隊(duì)也考察了 2070 至 2100 年的遙相關(guān)圖景。ENSO 遙相關(guān)在澳大利亞和南美北部將進(jìn)一步增強(qiáng)，但在美洲其他大部分地區(qū)趨于減弱或改變方向。NAO 對(duì)歐洲月溫的影響將減弱，PDO 在北太平洋的偶極結(jié)構(gòu)將加強(qiáng)，IOD 的局地影響以及對(duì)南亞和北非的遙相關(guān)將減弱。研究團(tuán)隊(duì)也指出，RCP 8.5 是一個(gè)極端排放情景，選用它是為了最大化信噪比，更溫和路徑下的遙相關(guān)變化還有待進(jìn)一步研究。

（來(lái)源：Geophysical Research Letters）

圍繞遙相關(guān)變化的研究其實(shí)已經(jīng)積累了不少成果。2018 年 Yeh 等人在《地球物理學(xué)評(píng)論》上綜述過(guò) ENSO 大氣遙相關(guān)對(duì)溫室氣體強(qiáng)迫的響應(yīng)。2024 年 Beverley 等人的研究指出，ENSO 對(duì)歐洲的遙相關(guān)在全球變暖下預(yù)計(jì)將增強(qiáng)。McGregor 等人 2022 年基于 CMIP6（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6，耦合模式比較計(jì)劃第六階段）模式集合的分析發(fā)現(xiàn)，大約一半的遙相關(guān)區(qū)域在高排放情景下出現(xiàn)顯著變化，且多數(shù)表現(xiàn)為歷史遙相關(guān)的放大。Vos 等人在方法上的推進(jìn)在于：他們同時(shí)考察了五種主要模態(tài)，并首次將協(xié)方差矩陣層面的指紋檢測(cè)應(yīng)用于遙相關(guān)歸因，使得“人類活動(dòng)改變了全球遙相關(guān)格局”這一判斷獲得了更完整的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

當(dāng)然，這項(xiàng)研究也有其局限。首先，它只涉及月均溫度，沒(méi)有觸及降水或極端事件的遙相關(guān)變化，而后者往往是對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)沖擊更直接的方面。此外，研究依賴單一氣候模式 CESM2，而不同模式對(duì)遙相關(guān)的模擬差異相當(dāng)大，這也是 NAO 和 SAM 信號(hào)不顯著的可能原因之一。PDO 作為年代際振蕩，在僅三十年的窗口內(nèi)本身就難以獲得穩(wěn)健的方差估計(jì)，這給回歸分析帶來(lái)了額外的不確定性。

不過(guò)，對(duì)于依賴季節(jié)性氣候預(yù)報(bào)的行業(yè)，例如農(nóng)業(yè)、保險(xiǎn)、能源、水資源管理等，這些統(tǒng)計(jì)數(shù)字值得高度關(guān)注，因?yàn)樗鼈儽砻?，過(guò)去管用的經(jīng)驗(yàn)法則，未來(lái)未必繼續(xù)管用。厄爾尼諾來(lái)了之后哪里會(huì)干旱、哪里會(huì)洪澇，答案可能正在發(fā)生漂移?；跉v史數(shù)據(jù)建立的風(fēng)險(xiǎn)模型和預(yù)報(bào)方案，到了該重新體檢的時(shí)候了。IPCC 第六次評(píng)估報(bào)告在 2021 年已經(jīng)判斷，與 ENSO 遙相關(guān)變化有關(guān)的降水變率 “極有可能在區(qū)域尺度上導(dǎo)致顯著改變”。Vos 等人的研究，算是為這個(gè)判斷補(bǔ)上了一塊觀測(cè)層面的拼圖。

論文地址：https://doi.org/10.1029/2025GL119307