厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）是东亚冬季风在季节-年际尺度上最主要的可预报性来源。然而在年代际时间尺度上，ENSO对东亚冬季风的影响并不稳定，具有明显的年代际变化特征。针对这一现象的产生原因，学术界尚存争论，学者们相继提出了包括太阳活动、太平洋年代际振荡（PDO）等因子的调制作用。2017年10月，我校大气科学学院张文君教授课题组的研究指出，ENSO与东亚冬季风的关系变化主要是北大西洋年代尺度振荡（AMO）调控的结果（图1）。当AMO处于正位相时，东亚冬季风对ENSO的响应是显著的；反之则不显著。AMO对ENSO与东亚冬季风之间关系的调制主要通过改变西北太平洋海气异常背景态和欧亚大陆遥相关对东亚冬季风的影响实现。

最近，张文君教授课题组的研究进一步从理论上证实了AMO的调制作用，指出AMO的调制从数学上可以理解为AMO-ENSO非线性相互作用对ENSO-东亚冬季风关系的关键影响。研究首先基于泰勒展开式的一级近似建立了“非平稳滑动相关归因法”，该方法能分离出滑动相关系数中的非平稳分量（即等式（1）中的后三项），然后借助多元线性回归模型确定引起非平稳变化的主要物理因子。将此方法应用于ENSO-东亚冬季风关系问题上，可以发现，这一关系中的非平稳部分（年代际变化）主要由ENSO-东亚冬季风滑动协方差的变化引起（图2a），通过建立针对东亚冬季风指数的多元线性回归模型，发现ENSO-东亚冬季风滑动协方差的变化主要是AMO-ENSO非线性相互作用对东亚冬季风的影响导致的（图2c）。鉴于类似ENSO-东亚冬季风这样非平稳关系广泛存在于气候系统中，非平稳滑动相关归因法具有重要而广泛的应用前景。

上述研究成果分别发表在《Climate Dynamics》和《Geophysical Research Letters》上。

论文信息：

1. Geng, X., Zhang, W., Jin, F.-F., Stuecker, M. F., 2018. A new method for interpreting nonstationary running correlations and its application to the ENSO-EAWM relationship. Geophys. Res. Lett., 45, 327–334.

文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2017GL076564

2. Geng, X., Zhang, W., Stuecker, M. F., Liu, P., Jin, F.-F., Tan, G., 2017. Decadal modulation of the ENSO-East Asian winter monsoon relationship by the Atlantic Multi-decadal Oscillation. Clim. Dyn., 49, 2531-2544.

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-016-3465-0

图1 AMO（黑色柱状图）、PDO（灰色虚线）以及ENSO与东亚冬季风的17a滑动相关系数（红色和蓝色带点实线）的时间变化曲线。图中的绿色虚线表示滑动相关系数的90%信度检验线，滑动相关的红色和蓝色部分分别表示相关显著和不显著。 

图2 非平稳滑动相关归因法对ENSO-东亚冬季风关系的归因。(a)中红色点线、绿线和蓝线分别表示ENSO-东亚冬季风指数的滑动协方差变化项、东亚冬季风指数的滑动方差变化项以及ENSO指数滑动方差变化项。可见仅ENSO-东亚冬季风指数的滑动协方差变化项起主导作用。(b)中红色点线为AMO-ENSO非线性相互作用的影响项，绿色、蓝色、灰色曲线分别是与ENSO方差变化、AMO-ENSO协方差变化以及PDO-ENSO协方差变化相关项的贡献。可见仅AMO-ENSO非线性相互作用的影响项起主导作用。