碘（IOD）和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）对亚洲季风地区秋季近地面风速变化的协同效应

《Atmospheric Research》：Synergistic effects of IOD and ENSO on autumn near-surface wind speed variability across the Asian monsoon regions

印度洋偶极子（IOD）与厄尔尼诺-南方振荡（ENSO）协同影响亚洲季风区秋季近地表风速（NSWS），正IOD和ENSO事件通过诱导高压异常显著降低NSWS，负事件则增强风速，为区域风能预测提供依据。

　　

邱文天|邓凯强|徐连莲|陈曦|聂佳怡

中山大学南方海洋科学与工程广东实验室（珠海）大气科学学院，中国珠海519082

摘要

印度洋偶极子（IOD）和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是热带海洋年际变化的重要驱动因素。虽然IOD和ENSO对全球温度和降水有显著影响，但它们对亚洲季风地区近地面风速（NSWS）的影响尚不清楚。本研究探讨了IOD和ENSO如何在秋季协同作用，影响南亚和东亚地区的NSWS变化。秋季是IOD强度达到峰值且ENSO迅速发展的季节。结果表明，IOD主要影响热带印度洋和中国北部的NSWS变化，而ENSO对中国南部的影响更为显著。同时发生的正IOD和厄尔尼诺事件会在孟加拉湾和西太平洋产生高压异常，导致赤道印度洋出现东风异常，中国南部出现西南风异常，从而这两个地区的NSWS显著减小。相反，负IOD和拉尼娜事件会在热带海洋产生低压异常，使赤道印度洋和中国南部的NSWS增强。此外，正IOD事件通过触发向东北传播的罗斯贝波，减弱中国北部的NSWS，这些罗斯贝波在中国东北部引发正压反气旋环流异常，并在中国北部产生东南风异常，导致该地区NSWS下降。这些发现加深了我们对亚洲季风地区NSWS年际变化的理解，为区域风气候的年际预测和可再生能源风能提供了宝贵见解。

引言

近地面风速（NSWS）对水文循环、生态系统和人类社会有重要影响。它在全球和地区水汽蒸发和传输中起着关键作用，从而影响局部降水模式和农业生产力（Poulsen等人，2022；Rayner，2007；Roderick等人，2007）。在干旱地区，NSWS的增加会加剧沙尘暴的频率和强度（Wang等人，2017）。在海洋上，NSWS调节热量和水分通量，影响海洋和大气环流（Renault等人，2017）。此外，NSWS会通过放大潮汐强度威胁沿海基础设施（Dasgupta等人，2011；Mariotti等人，2010），并与风能资源的评估和开发密切相关（McVicar等人，2012a，McVicar等人，2012b；Pryor等人，2006）。由于风力发电输出与风速的立方成正比，因此即使是在涡轮机高度处NSWS的微小减少也会导致发电量显著下降（Dai等人，2018；Zeng等人，2019）。

亚洲季风地区是全球人口最密集的地区之一，该地区的陆上和海上风能发展迅速。NSWS的变化及其对能源行业的影响越来越受到关注（Li等人，2025；Zeng等人，2019）。在东亚，夏季NSWS主要由东亚夏季季风决定，其特征是盛行南风（Ding和Chan，2005），而冬季NSWS受东亚冬季季风影响，以北风为主（Zhong和Wu，2023）。在南亚，印度夏季季风主导夏季风场，风势强劲（Annamalai等人，2007），而在冬季则受东北季风影响（Kripalani和Kumar，2004；Kumar等人，2007）。尽管大多数研究集中在夏季和冬季季风期间的NSWS，但对过渡性秋季NSWS变化和变异性的研究仍然有限。

先前的研究记录了亚洲季风地区NSWS的长期趋势和十年际变化（Deng等人，2021；Shen等人，2022；Zha等人，2021；Zhang等人，2022）。全球范围内，近几十年来NSWS普遍减缓（Wu等人，2018；Zha等人，2021），这种现象被称为“陆地静止”（Roderick等人，2007）。这一趋势在中国和韩国（Li等人，2026；Kim和Kim，2013）以及南亚（Bandyopadhyay等人，2009；Choudhary等人，2009）都有观察到。然而，最近的研究表明，自2010年代以来亚洲的NSWS有所恢复，显示出显著的十年际波动（Kim和Paik，2015；Zeng等人，2019）。

NSWS的减弱归因于表面不均匀升温导致的压力梯度减小（Deng等人，2022，Deng等人，2024）、表面粗糙度增加（Vautard等人，2010；Wever，2012）、大气稳定性增强（McVicar和Roderick，2010）以及大气环流模式的改变（Vautard等人，2010；Chen等人，2013）。东亚的十年际NSWS变化与太平洋十年涛动和大西洋多年代涛动的相位变化有关（Fu等人，2011；Li等人，2009；Zeng等人，2019），同时也受到仪器变化、站点搬迁和数据处理方法的影响（Azorin-Molina等人，2023；Liu等人，2024）。

尽管在理解亚洲季风地区NSWS的长期趋势和十年际变化方面取得了进展，但其年际变化及其驱动因素仍不清楚。印度洋偶极子（IOD）和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）作为热带地区年际变化的主要驱动因素，在亚洲季风地区引发显著的气候异常（Wang等人，2000；Yan等人，2024；Zhao等人，2025）。Guan和Yamagata（2003）提出，正IOD事件可能通过激发异常的罗斯贝波，在东北亚引发高压和反气旋异常。ENSO事件同样影响亚洲季风地区的气候和天气事件。Xu等人（2022）将ENSO确定为NSWS的潜在预测因子。Li等人（2025）和Qiu等人（2025）证明，ENSO显著调节东亚地区NSWS的年际变化，其影响从发展阶段持续到衰减阶段。

秋季是IOD强度达到峰值和ENSO迅速发展的季节（Saji等人，1999；Tziperman等人，1997；Schott等人，2009）。然而，IOD和ENSO对亚洲季风地区秋季NSWS的影响程度很少被研究。鉴于IOD和ENSO之间的强烈相互作用（Behera等人，2006；Hameed等人，2018；Luo等人，2010），理解它们在此过渡季节中对NSWS年际变化的综合效应和相对作用至关重要。

本研究旨在阐明亚洲季风地区NSWS与热带海表温度（SST）变化主要模式之间的关系。具体来说，我们关注IOD和ENSO在秋季对NSWS的协同效应。本文的结构如下：第2节介绍数据和方法，第3节展示结果，第4节进行总结和讨论，第5节总结。

部分摘录

再分析数据

月度纬向和经向近地面风速（即u10和v10）来自欧洲中期天气预报中心再分析版本5（ERA5；Hersbach等人，2020）。为了探讨秋季NSWS变化与亚洲季风地区大尺度大气环流之间的关系，本研究还使用了单层海平面压力、850-hPa、500-hPa和200-hPa层的位势高度以及水平风分量数据。

南亚和东亚地区的NSWS变化及其与热带SST的关联

图2显示了亚洲季风地区秋季NSWS的气候平均值和标准差。秋季，西北风主导印度洋北部，而东北风盛行于中国东南部的海面，导致这些地区的NSWS最强（图2a–c）。标准差分布与NSWS平均值紧密相关，最大的变化出现在印度洋北部和中国东南部的沿海地区。

总结与讨论

利用三个再分析数据集（ERA5、JRA55和NCEP1）和模型实验，本研究探讨了IOD和ENSO事件对东亚季风地区秋季近地面风速（NSWS）的综合影响。主要发现如下：

(1)

同时发生的PIOD和厄尔尼诺事件在孟加拉湾和中国南海产生反气旋异常，显著降低了印度洋北部和中国东南部的NSWS。当仅发生PIOD时，NSWS的减少主要

CRediT作者贡献声明

邱文天：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，可视化，验证，软件使用，方法论，调查，正式分析，数据管理，概念构思。邓凯强：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，监督，资源管理，项目管理，方法论，调查，资金获取，正式分析，概念构思。徐连莲：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，监督，项目管理，

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们感谢国家重点研发计划（2024YFF0809204）、广东省自然科学基金（2024A1515011352）、国家自然科学基金（42275020）、广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室（2020B1212060025）、南方海洋科学与工程广东实验室（珠海）（SML2023SP209）以及南方创新团队项目的支持。