研究南极平流层极涡近20年的变化趋势以及物理机制。量化各区域海温对平流层极涡的贡献。

本研究利用ERA5和MERRA-2两套再分析数据集，分析了2000-2022年间南极平流层极涡的趋势和物理机制。这些数据集提供了全面的大气数据，包括温度、纬向风和位势高度场，能够深入研究平流层动力学。

为评估行星波活动的变化，我们计算了行星波1波和2波的Eliassen-Palm（EP）通量及其散度，方法参考了Andrews等人（1987）的研究。EP通量分量利用再分析数据集中的纬向平均和涡动场的纬向风、经向风、垂直速度和温度计算。这使我们能够量化行星波从对流层向平流层的向上传播及其对平流层极涡的影响。

为探讨SST变化对南极平流层极涡的影响，我们使用社区大气模式版本5.3（CAM5.3）进行了数值试验，该模式是社区地球系统模型（CESM1.2.1）的一部分，水平分辨率为1.9°纬度 × 2.5°经度。我们设计了控制试验和一系列“贴片”试验，在特定海洋区域引入SST异常，同时保持其他边界条件不变。在贴片试验中，我们重点关注了SST趋势或变率显著的六个关键区域：印度洋、暖池、南太平洋、东太平洋、热带大西洋和南大西洋。每个区域定义为20°纬度 × 80°经度的范围。我们在这些区域内施加了平均增温1 K的SST扰动，中心点增温达4 K，确保空间梯度平滑，避免SST的不连续性。SST异常采用余弦平方函数公式，以实现平滑的空间分布（Barsugli and Sardeshmukh，2002）。每个试验运行了41年。通过这种方法，我们能够评估每个区域SST变暖对大气的响应，并量化南极SPV对这些扰动的敏感性。

研究发现，与1980-2000年相比，2000-2022年间南极平流层极涡表现出显著的增强趋势。通过Eliassen-Palm (EP) 通量分析，我们发现行星波1波的上升传播减弱，导致平流层极涡加强，而行星波2波活动增加。海温（SST）的变化通过影响对流层的波动活动进而影响南极平流层极涡。

各区域海温对南极平流层极涡的贡献：

热带大西洋：热带大西洋的增暖对南极平流层极涡增强的贡献最大，占2000-2022年观测到的极涡冷却的106.86%。这表明热带大西洋的增暖不仅完全解释了观测到的极涡冷却，还暗示其他因素可能抵消了其效应。热带大西洋引起的位势高度的变化与背景气候态的相互作用减弱了1波活动，导致南太平洋的高压（~60°S, 90°W），低压（~40°S, 180°E）系统减弱。但其引起的2波活动也减少，与观测结果不符。

东太平洋：东太平洋的增暖也引起南极平流层极涡变冷增强，占2000-2022年观测到的极涡冷却的36.94%。东太平洋的增暖导致南太平洋的高压系统（~60°S, 90°W），低压（~40°S, 180°E）、系统减弱，从而减少进入平流层的1波和2波通量。

印度洋：印度洋的增暖对南极平流层的冷却效应，占观测到的冷却的16.11%。印度洋增暖引起的南太平洋高压系统（~60°S, 90°W），低压（~40°S, 180°E）系统的减弱，对行星波1波活动产生影响，但其变化较小。

南大西洋：南大西洋的增暖对SPV加强的贡献最小，占观测到的南极平流从冷却的13.97%。南大西洋的增暖导致的南印度洋低压系统的减弱，对行星波1波和2波活动的影响较小。

西太平洋暖池和南太平洋：这两个区域的增暖导致极涡变暖，分别抵消了其他洋盆冷却效应的40.72%和27.35%。西太平洋暖池的增暖导致南太平洋高压和低压系统的增强，增强了行星波1波活动，增加了进入平流层的波动通量。

本研究揭示了2000-2022年南极中低层平流层极涡显著的增强趋势。Eliassen-Palm (EP)通量分析表明，1波数行星波向上传播减少，导致SPV增强，而2波数活动增加，抵消了部分1波的影响。海温(SST)变化影响对流层波活动，从而影响SPV。贴片试验表明，热带大西洋变暖对南极平流层极涡增强的贡献最大，占观测到的变冷的106.86%。东太平洋、印度洋和南大西洋海温变暖分别贡献了36.94%、16.11%和13.97%的变冷。相反，暖池和南太平洋地区的变暖导致极涡变暖减弱，抵消了其他洋盆的40.72%和27.35%的冷却效应。南太平洋低（~40°S, 180°E）、高压系统（~60°S, 90°W）的减弱在调节行星波活动中起着核心作用，决定了各大洋盆的海温对南极平流层极涡变化的贡献。本研究量化了各区域海温对南极平流层极涡的贡献。