平流层准两年振荡（QBO）指的是热带地区平流层中低层纬向平均气流存在东西风周期性交替变化的现象，其平均周期约为28个月。作为热带平流层信号年际变率的主要来源，QBO可能影响着全球的天气与气候。近年来，越来越多的研究表明，QBO与亚洲的夏季降水、极端高温有着紧密的联系。

北美东部，尤其是美国东南部的夏季降水与东亚夏季降水存在诸多相似之处，比如东亚地区夏季降水受到西北太平洋副热带高压的影响，而美国东南部的夏季降水同样因受到其东侧北大西洋副热带高压的控制，呈现出明显的年际变化。那么，QBO是否能影响北美夏季降水呢？最近，我院胡景高副研究员及其硕士生王荣俊，联合罗京佳教授，饶建教授利用ERA5再分析资料和CMIP6模式对这一问题给出了明确回答，相关成果发表于国际期刊《Environmental Research Letters》。

研究发现，在1960–2022年，70 hPa、7–8月的QBO与同期北美夏季降水之间存在显著的联系。具体而言，与QBO西风位相（WQBO）相比，在QBO东风位相（EQBO）时，加拿大东南部、墨西哥湾北部及其北侧的美国东南部降水显著增加，而美国东海岸以及其东侧的西北大西洋地区降水则显著减少（图1）。以上联系在选用其他层次QBO指数时仍然存在，在选用5–6月50 hPa QBO和2–3月30 hPa QBO指数时，其与降水联系的紧密程度与7–8月70 hPa QBO相当。

图1  7–8月70 hPa、5–6月50 hPa、2–3月30 hPa QBO指数与北美地区7–8月降水的相关系数分布，以及EQBO年与WQBO年降水的差值场。打点区域通过95%显著性检验

一般而言，与WQBO相比，在EQBO时，与之相联的平均经向环流会在赤道附近的对流层高层至平流层低层诱发一个冷异常，而在副热带诱发暖异常，使得热带大气更加不稳定，副热带大气更加稳定，从而有利于热带深对流的发展。研究表明，在夏季，热带对流的发展在80°W以东的南美北部最为明显，这是因为气候平均而言，该地区本身即为对流和上升运动的大值区，从而能更加有效地利用EQBO创造的不稳定条件。

加强的南美对流一方面加强了西北大西洋地区的局地哈德莱环流，导致副热带至中纬度地区出现高压异常，有利于美国东海岸及东侧洋面形成晴好天气。与此同时，异常高压输送的水汽在墨西哥湾北部及其以北的陆地上空辐合，增加了该地区的降水。另一方面，南美大陆北部的对流激发了Gill型大气响应，抑制了邻近的热带东太平洋的对流，从而激发出沿大圆路径传播的罗斯贝波。该波动的传播在加拿大中东部形成异常低压，并加强了北大西洋的异常高压，有利于加拿大东南部降水的增加（图2）。不过，不能排除东亚地区夏季降水通过跨太平洋波列影响北美降水的可能性，从这个角度而言，QBO对亚洲和北美夏季降水的影响可能是一个有机统一的整体。

图2 QBO影响北美夏季降水过程的示意图

研究还表明，QBO的强度或振幅影响着其与北美夏季降水的关系。在1960–1974年和2001–2008年，由于QBO振幅的减弱，其对西北大西洋局地哈德莱环流的影响并不明显，同时，也没有出现明显的与QBO相联的平流层纬向风异常在副热带地区的下传。而在1975–2000年和2009–2022年，QBO振幅较强，其与北美夏季降水的关系更加紧密。CMIP6模式的分析有力地支撑了该观点，总体而言，CMIP6模式低估了QBO的振幅，但随着模式中QBO振幅的增加，与之联系的北美地区平流层和对流层副热带至中纬度地区温度和纬向风的异常也逐渐增强，并且空间型态也与观测更为接近。提高CMIP6模式对QBO振幅的模拟可能是提高模式中QBO与北美夏季环流联系的方法之一。

论文信息：

Hu Jinggao*, Wang Rongjun, Luo Jing-Jia, Rao Jian. 2026. Impact of the quasi-biennial oscillation on summer precipitation in Eastern North America and the Western North Atlantic. Environmental Research Letters, 21(15), 154035, https://doi.org/10.1088/1748-9326/ae91ff