传统观点认为，热带平流层准两年振荡（QBO）主要通过调整零风速线的位置，从而改变了对流层行星波上传通道。具体而言，在QBO东风位相时，零风速线远远偏离赤道，行星波传播无法穿越东风区，因此向赤道传播的行星波明显减少，更多的行星波活动进入极区平流层，平流层极涡则开始减弱。而在QBO西风位相时，由于西风跨越了更为广阔的区域，向赤道传播的行星波得以加强，进入极区的行星波活动则减少，平流层极涡偏强。QBO与平流层极涡的这种联系被称为Holton-Tan关系，解释二者联系的机理被称为Holton-Tan机制。然而，Holton-Tan机制仅仅强调零风速线位置变化的作用，QBO也可以通过其他途径影响到全球的环流调整。Holton-Tan关系的建立是基于月-季资料的统计，而热带外环流对QBO强迫的瞬时响应特征却鲜有研究。 

近日，大气科学学院中层大气科学团队饶建博士等人的研究结果发现，不同背景流条件下，热带外环流对QBO强迫的响应速度也不同。然而，在热带地区，经向环流和温度对QBO强迫的直接响应发展迅速，对平均流场的依赖程度并不大。一旦引入热带QBO东风强迫（以QBO东风为例），在强迫中心的上方（即热带平流层上层）引起下沉运动和暖异常，而在强迫中心的下方（即热带平流层中下层）激发上升运动和冷异常。热带的“深层”和“浅层”剩余环流异常方向相反，深层剩余环流在中纬度地区异常上升，两侧下沉，其中在极区的一支通过下沉运动带来的绝热加热引起该区域的暖异常和极涡强度减弱。此外，在北半球冬季平流层中上层出现了EP通量偶极子的响应。这些机制在再分析资料和MiMA模式中清晰可见，而在CMIP5/6的多模式集合中偏弱（见图1）。 

基于MiMA理想模式的敏感试验结果表明，Holton-Tan关系在早冬平均流中建立较慢，而在隆冬平均流中建立相对较快。具体而言，即便QBO位相转换在早冬之前已完成，由于早冬平均流中Holtan-Tan关系建立较慢，最强的响应也会拖到隆冬才出现；而当QBO位相转化出现在早冬之后时，由于隆冬平均流中Holtan-Tan关系建立非常快，最强的响应仍然出现在隆冬。新的结果从一定程度上解释了为什么热带外环流对QBO的响应多在隆冬时最强。

图1 利用不同数据合成的QBO信号（东风位相减去西风位相）。第一排为纬向平均纬向风合成，热带QBO核心区域等值线间距5 m/s，其他区域 1 m/s；紫色等值线为副热带西风急流，矢量为EP通量合成。第二排为纬向平均温度合成和剩余环流合成，白色阴影线表明温度合成超过了95%的信度检验。第三排为海平面气压合成，阴影表明合成超过了95%的信度检验。

文章已在《Journal of Climate》期刊发表：Rao, J.*, C. I. Garfinkel, and I. P. White, 2021: Development of the Extratropical Response to the Stratospheric Quasi-Biennial Oscillation. J. Climate, 34(17), 7239–7255. https://doi.org/10.1175/jcli-d-20-0960.1.