Liang Zhang（张亮）1,2, Yang Liu（刘洋）1, Mengxin Bai（柏梦昕）3, Zhixin Hao（郝志新）1,2* 等学者在《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》期刊2025年发表的题为《Solar modulation of hydroclimatic patterns in eastern China under influences of the Pacific Decadal Oscillation and Atlantic Multidecadal Oscillation》的研究论文，揭示了太阳活动通过调制太平洋十年涛动（PDO）和大西洋多年代际振荡（AMO）相位对中国东部水文气候格局（ECHPs）的影响机制。该研究基于”Last Millennium Ensemble（LME）”数据集和历史水文重建数据，系统分析了过去千年（850-1850年）太阳辐射强迫与内部气候变率的交互作用。

一、作者与期刊信息
通讯作者Zhixin Hao（郝志新）来自中国科学院地理科学与资源研究所陆地表面格局与模拟重点实验室（Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation）及中国科学院大学。研究团队联合北京市气候中心（Beijing Municipal Climate Center）完成这项跨学科工作，成果发表于古气候学权威期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》第663卷（2025年），论文编号112796。

二、学术背景与研究目标
在全球变暖加剧水文极端事件的背景下，区域气候响应机制仍存在重大不确定性。中国东部作为东亚季风核心区，其干湿格局变异受海气耦合系统（如PDO、AMO）和外部强迫（如太阳活动）共同调控，但三者间的非线性相互作用尚未阐明。研究提出核心科学问题：（1）过去千年PDO/AMO影响下的ECHPs主要受哪些外部强迫调控？（2）其背后的气候学机制是什么？

三、研究方法与技术路线
研究采用多尺度分析框架：

1. 数据体系构建

   • 核心数据：Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble（CESM-LME）数据集（850-2005年），包含13组全强迫（AF）实验和4组太阳辐射强迫（SSI）单独实验，空间分辨率2°×2°（大气/陆面）和1°×1°（海洋/冰盖）。
     
   • 验证数据：基于历史文献重建的中国东部干湿指数（DWI，960-2000年）和美国树轮数据。
     
   • 太阳活动指标：整合NOAA古气候数据集与斯特拉斯堡天文数据中心5组重建序列（Lean, 2000; Muscheler et al., 2007等）。
     

2. 关键时期识别

   • 定义典型暖期（850-1200年，对应中世纪气候异常MCA）与冷期（1500-1850年，对应小冰期LIA）
     
   • 太阳活动异常期：采用Vieira et al.（2011）重建的总太阳辐照度（TSI），识别7个太阳极大期（如中世纪极大期1100-1250年）和5个极小期（如蒙德极小期1645-1715年）
     
   • PDO/AMO相位划分：基于EOF分析提取PDO指数（北太平洋SST异常第一模态，解释方差29.17%）和AMO指数（北大西洋SST区域平均），以±0.5标准差界定正负相位
     

3. 复合分析方法
   针对不同太阳活动-PDO/AMO组合（如强太阳+正PDO、弱太阳+负AMO等），计算降水、500hPa位势高度（GH）、海平面气压（SLP）、850hPa风场的合成异常，通过t检验（p<0.05）评估显著性。

4. 动力机制诊断

   • 欧亚型（EU-like）和东亚/太平洋型（EAP-like）遥相关分析
     
   • 水汽输送通量（850hPa风场散度）计算
     
   • 印度夏季风（ISM）与西太平洋副高强度关联分析
     

四、主要研究发现
1. 太阳活动强度对PDO/AMO-ECHPs关系的调制
- *强太阳强迫下*：PDO与AMO对ECHPs的影响呈现协同效应。正相位（PDO+/AMO+）导致长江以南湿润-以北干旱的经向偶极子型，其机制为：（a）欧亚遥相关激发贝加尔湖-鄂霍次克海高压异常；（b）西太平洋反气旋增强向华南的水汽输送（图6,8）。负相位（PDO-/AMO-）虽维持偶极子型，但长江以南湿润程度减弱，这与EAP遥相关正相位和副热带太平洋气旋异常相关。
- *弱太阳强迫下*：PDO与AMO效应呈现异步性。正PDO或负AMO导致长江以北湿润-以南干旱的反向偶极子，而负PDO或正AMO引发”干-湿-干”的三极子型（图7）。重建数据验证了这种太阳-海洋耦合模态（图5）。

1. 大气环流响应特征
   
   • 强太阳期正PDO/AMO相位：500hPa高度场显示乌拉尔山-白令海异常波列，配合西太平洋SLP负异常，形成指向长江流域的经向水汽通道（图9-10）。垂直运动场呈现长江以北辐散-以南辐合的偶极子（R²=0.73）。
     
   • 弱太阳期负PDO/AMO相位：欧亚大陆持续高度负异常，与PDO正相位呈镜像响应。850hPa风场显示太平洋北风异常与长江-黄河流域辐合中心共存（图12-13），解释了三极子降水的形成。

五、科学价值与应用前景
该研究首次系统量化了太阳活动作为”开关”调控PDO/AMO水文效应的阈值行为，其创新性体现在：
1. 方法论上：开发了”外部强迫-内部变率-区域响应”的多尺度解析框架，通过CESM-LME单强迫实验分离出太阳活动的独立贡献（解释方差达30.07%，图3）。
2. 理论上：修正了传统观点中PDO/AMO影响东亚季风的线性假设，揭示太阳辐射通过改变欧亚热力梯度，重塑海陆热力对比的”相位锁定”效应。
3. 应用层面：为预测中国东部未来干湿格局提供新维度——当太阳活动进入类似蒙德极小期的衰弱阶段，即使PDO处于正相位，华北可能反而面临洪涝风险。

六、研究亮点
1. 跨尺度耦合机制：首次将千年尺度太阳周期与年代际海洋振荡有机结合，发现太阳极大期（TSI>1365 W/m²）可激活PDO与AMO的协同模态。
2. 历史数据建模创新：将中国历史文献记载（如1141年宋代”江南大旱”事件，图1c）与树轮数据同化入模型验证体系。
3. 气候预测启示：指出当前气候模型中忽视太阳-海洋耦合可能高估PDO对华东旱涝的影响达17-23%。

局限与展望
作者指出CESM1框架对区域降水的模拟偏差（±15%），建议未来结合CMIP6多模型比较。值得关注的是，研究发现火山活动（如1257年萨马拉斯喷发）可能通过增强太阳信号的非线性响应，这为后续研究提供了新方向。该成果对东亚水资源管理、农业适应策略制定具有直接指导意义。