理解热带气旋生成频数在不同时间尺度上的变化特征及其驱动机制，具有重要的科学和现实意义。除季节和年际尺度外，年代际尺度上的热带气旋活动变化同样深刻影响着人类社会。已有研究表明，局地海温条件是影响热带气旋发生发展的关键因素之一。海洋作为巨大的能量储存库，不仅直接为气旋发展提供热能，还可通过调控大气环流影响热带气旋的生成。

在年代际尺度上，北半球热带气旋生成频数主要受到太平洋年代际振荡（IPO）和大西洋多年代际振荡（AMO）的共同调制（图1a，b）。然而，几个重要科学问题随之浮现：这些内部模态是否仅影响其所在海区的热带气旋活动？它们如何通过遥相关过程影响其他海域？在同一海区，IPO与AMO影响的相对重要性又如何？

针对上述问题，南京信息工程大学大气科学学院曹剑教授与博士研究生冯嘉伟在《Climate Dynamics》上发表的最新研究“Comparable impacts of IPO and AMO on the decadal change of northern hemisphere tropical cyclone frequency”给出了解释。研究表明，IPO不仅调制北太平洋热带气旋频数，还通过大气遥相关影响北大西洋；AMO在调控北大西洋热带气旋的同时，也对北太平洋热带气旋活动产生显著影响。尤为重要的是，定量分析揭示这两种年代际模态对北半球热带气旋总频数的调控作用相当。

观测分析显示，北太平洋与北大西洋热带气旋频数均表现出显著的年代际波动（图1c），且二者呈显著负相关（r = -0.7）。进一步分析发现，IPO与AMO分别与对应海域的热带气旋频数密切相关：IPO与北太平洋热带气旋频数的年代际相关系数为+0.65，AMO与北大西洋热带气旋频数的相关系数为+0.76。与此同时，IPO与北大西洋热带气旋频数呈负相关（r = -0.59），AMO与北太平洋热带气旋频数也呈负相关（r = -0.63）。这些结果说明，海温异常不仅对局地热带气旋活动具有重要调制作用，还可通过大气遥相关机制，对其他海区的热带气旋频数产生跨洋盆的影响。

图1：观测的（a）太平洋海温年代际振荡和（b）大西洋海温多年代际振荡，及（c）北半球热带气旋频数和年代际模态的时间序列。

由于可靠的热带气旋观测数据集较短、近几十年热带气旋变化可能受外部强迫影响，研究利用CESM2模式的工业革命前试验减小上述两方面的影响。通过分离出单独IPO和单独AMO对热带气旋相关的大尺度环境的影响，能够评估两种模态对热带气旋生成的定量贡献。单独IPO对北太平洋热带气旋频数的影响与单独AMO的影响相当，而且两种模态对北大西洋热带气旋频数影响程度也相似。研究进一步通过检查两种模态不同组合时的影响，发现当两种模态处于相反位相时（IPO+AMO-：图2中的第四象限；IPO-AMO+：图2中的第二象限），北太平洋和北大西洋的DGPI异常值会被放大；当两种模态处于相同位相时（IPO+AMO+：图2中的第一象限；IPO-AMO-：图2中的第三象限），北太平洋（北大西洋）的DGPI异常值被抵消。这说明了AMO和IPO对北半球热带气旋生成的影响大小相当。

图2：CESM2工业革命前试验中不同IPO和AMO位相组合下的DGPI异常值。（a）为北太平洋热带气旋主要形成区域，（b）为北大西洋热带气旋主要形成区域。x 轴为标准化的IPO指数，y轴为标准化的AMO指数。

进一步在模式中直接甄别热带气旋的方法验证了结果的可靠性。对22个CMIP6模式的历史时期试验进行了热带气旋的直接识别，选择了模拟北半球热带气旋和年代际模态最出色的五个模式，用于直接评估IPO和AMO对北半球热带气旋生成频数的定量影响（图3）。模式集合平均表明，在定量作用上，IPO有利于北太平洋热带气旋的生成，在每个盛行季节增加3.6个热带气旋；而AMO不利于北太平洋热带气旋的生成，在每个盛行季节减少3.4个热带气旋。在北大西洋的每个盛行季节，IPO能减少2.4个热带气旋，而AMO增加1.6个热带气旋。多模式集合平均结果表明，IPO和AMO对北半球热带气旋生成频数影响的相对贡献相当。可见，多方面的证据表明，两种主要的地球内部模态（AMO和IPO）对北半球热带气旋频数的年代际变化具有同等重要的调控作用。

图3：CMIP6的Historical试验中（a）IPO和（b）AMO对北半球热带气旋形成频数的影响。

值得注意的是，不论IPO和AMO处于何种位相，年代际模态对热带气旋产生的影响存在洋盆之间的抵消效应。如：IPO增多（增加3.6个/季节）太平洋热带气旋频数的同时减少大西洋热带气旋频数（减少2个/季节）。而且，IPO与AMO对同一洋区热带气旋频数也存在抵消效应。这两种抵消效应可能是过去几十年全球热带气旋总数相对稳定的一个可能原因。

IPO和AMO作为地球系统的主要内部变率模态，其作用相互制衡，共同调节着北半球各主要海盆热带气旋频数的年代际变化，使得不同海区的活动呈现此消彼长的态势。这进一步意味着，若未来IPO与AMO转为同位相，它们的共同影响可能会抑制全球或区域热带气旋频数的年代际变率。这一物理机制为预测热带气旋活动的年代际变化提供了新的视角和重要依据。

论文信息：

Cao, J., Feng, J., Zhao, H., et al. (2025). Comparable impacts of IPO and AMO on the decadal change of northern hemisphere tropical cyclone frequency. Climate Dynamics, 63(1), 1-18