二氧化碳和人为气溶胶强迫并存于大气中，两者具有相反的辐射效应。从长期时间尺度上来看，二者共存时产生的气候响应可能并非完全相互抵消，从而导致某些非线性变化，尤其是东亚夏季降水。然而，二氧化碳和人为气溶胶的共存如何导致东亚降水的非线性效应尚不清楚。近日，我院邓洁淳副教授利用全耦合气候模式试验和再分析资料，揭示了北极海冰对不同热力强迫的非对称响应可以通过中高纬途径引起我国夏季降水的非线性变化。相关成果发表于国际期刊《Environmental Research Letters》。

该研究通过设计分析单独强迫和共同强迫的数值模拟试验结果，发现当这两种人为外强迫同时存在时，7-8月我国华北地区降水的减少量要明显低于单一强迫所引起变化的线性叠加，即华北夏季降水存在显著的非线性增加（图1）。进一步分析表明，东亚夏季降水的这种非线性变化可能源于北极和北大西洋地区的气候异常响应。具体而言，北极海冰对温室气体增暖的敏感性要高于其对人为气溶胶冷却的敏感性，导致非线性效应下东西伯利亚-波弗特海海冰大幅增加，造成对大气的异常冷源。这种异常冷却强迫会激发出向东南传播至北大西洋的异常大气波列，并通过增加低云量使北大西洋中纬度海表冷却。接着，该冷海温异常在欧亚大陆上空激发出一支异常大气波列，并存在两个波列分支向东亚传播，最终通过引起东亚上空的气旋式环流异常导致该区域降水的非线性增加。上述这种与异常海冰和海温相联系的“北极–北大西洋–华北”的异常遥相关波列在其他气候模式和再分析资料中同样存在，进一步证实了非线性效应中调控华北夏季降水响应的中高纬途径（关键物理过程如图2所示）。该研究表明，在长期气候响应时间尺度上，人为气溶胶和温室气体共存下的高纬度非线性气候响应可通过激发大气异常遥相关引起低纬度地区的非线性气候响应。同时，这也强调了在分析东亚气候对人为外强迫的响应时需充分考虑非线性效应的可能调控作用。

论文信息：

Deng, Jiechun* (2025) Nonlinear influence of coexisting CO2 and anthropogenic aerosols on East Asian summer precipitation through a mid-high-latitude pathway. Envrionmental Research Letters, 20, 124035. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ae20a8.

图1 不同强迫试验中东亚地区7-8月降水（填色）和850hPa环流场（箭头）的变化：（a）二氧化碳强迫，（b）人为气溶胶强迫，（c）共同强迫和（d）非线性变化[即(c)-(a)-(b)]。（e）非线性效应中200hPa位势高度场的变化（填色）及其相应的波动通量（箭头）

图2 二氧化碳和人为气溶胶非线性效应影响我国北方夏季降水途径的示意图