随着观测技术的进步和高顶大气模式的发展，近20年来的一系列研究表明平流层水汽具有重要的气候反馈效应，其长期变化对评估温室效应有重要影响，然而平流层水汽长期变化的定量评估仍存在很大的不确定性。

一项近期研究成果发现，在过去40年平流层水汽记录中普遍存在一个显著的年代际振荡，该振荡信号解释了接近50%的平流层水汽气候异常变率。该信号的表现为平流层在10年相对干燥和10年相对湿润的状态中来回振荡，尤其在平流层中低层和北半球的振幅较大（图1）。利用拉格朗日大气化学传输模式（CLaMS）进一步诊断出该振荡是主要由热带对流层顶温度幅度为±0.2 K的年代际温度异常以及BD环流的半球不对称结构性调整引起的。 滤掉该年代际信号后，基于模拟和卫星观测的平流层水汽历史数据中都未发现显著的整体趋势（图2）。值得指出的是，具有重要辐射效应的热带外下平流层确实是在显著增湿的。这侧面说明控制热带外下平流层水汽变化的因素和其他平流层区域可能是不同的。

“我们这项工作指出了平流层水汽趋势评估可能存在的一个误区。由于目前连续观测资料的稀缺，很多趋势评估是基于时间窗口仅有10-20年的平流层水汽记录，这种时间尺度上所看到的线性趋势很大程度上是年代际振荡信号，而不能代表更长期的真正的水汽趋势。”论文的第一和通讯作者中国科学院大气物理研究所的陶梦初博士后指出。

该工作发表于Nature Communications Earth & Environment （链接：https://www.nature.com/articles/s43247-023-01094-9），作者包括中国科学院大气物理研究所的陶梦初博士后、刘毅研究员和卞建春研究员，德国于利息研究中心的研究人员Paul Konopka、Felix Ploeger,清华大学地球系统科学系的Jonathon S. Wright副教授以及美国NOAA的研究人员Sean M. Davis和Yue Jia。该研究受到国家自然科学基金项目 (42105060、42275053) 的资助。

图1 平流层水汽的年代际变化信号和相关统计量。

图2 年代际信号对平流层水汽趋势评估的影响。

相关的论文信息：

Tao,M.*;Konopka,P.*;Wright,J. S.;Liu,Y.*;Bian,J.;Davis,S. M.;Jia,Y.;Ploeger,F. Multi-Decadal Variability Controls Short-Term Stratospheric Water Vapor Trends. Commun Earth Environ 2023,4 (1). https://doi.org/10.1038/s43247-023-01094-9