《Atmosphere》：Rainfall Variability in the Brazilian Subtropical Climate Associated with El Ni?o–Southern Oscillation Diversity
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厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o–Southern Oscillation, ENSO)是年际气候变率的主要驱动因子，强烈影响全球范围内的降水、气温及极端天气事件。在南美洲，ENSO的影响已有充分记载。然而，区分不同ENSO类型——即依据热带太平洋海表温度(
厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o–Southern Oscillation, ENSO)是年际气候变率的主要驱动因子，强烈影响全球范围内的降水、气温及极端天气事件。在南美洲，ENSO的影响已有充分记载。然而，区分不同ENSO类型——即依据热带太平洋海表温度(Sea Surface Temperature, SST)距平位置定义的东部太平洋(Eastern Pacific, EP)型、中部太平洋(Central Pacific, CP)型及混合型(Mixed, MX)ENSO——的研究仍然有限，特别是对巴西亚热带气候区而言。本研究探讨了与不同ENSO类型相关联的巴西亚热带地区降水变率。研究人员进行了降水、风场及SST距平的合成分析(composite analyses)，并利用703个站点的月降水资料划分了降水均一区(homogeneous regions)。结果表明，降水信号的强度及空间一致性随厄尔尼诺(El Ni?o, EN)类型而异：EP型厄尔尼诺有利于大范围偏湿条件，而CP型厄尔尼诺产生更为不均或局地负距平。对于拉尼娜(La Ni?a, LN)，负降水距平的强度和季节分布因ENSO类型不同而存在差异：更强的影响分别出现在夏季(EP型)、春季(MX型)和秋季(CP型)。这些发现增进了对巴西亚热带地区ENSO相关降水变率的理解，并为该频繁受极端降水影响的区域进行气候风险管理提供了有价值参考。
论文解读：与ENSO多样性相关联的巴西亚热带气候降水变率研究
该研究背景基于ENSO作为全球年际气候变率主要模态已被广泛认知，其在南美洲尤其是巴西南部亚热带气候区（含巴拉那州Paraná、圣卡塔琳娜州Santa Catarina和南里奥格兰德州Rio Grande do Sul）可引发显著的降水正负异常，导致洪涝或干旱。然而传统研究多将ENSO视为单一现象或仅关注整个南美大陆尺度，忽视了ENSO的空间分型——即依据赤道太平洋SST距平极大值的区位差异划分为EP（Ni?o 3区）、CP（Ni?o 4区）及MX（Ni?o 3与Ni?o 4过渡区）型，且对冷位相（拉尼娜）的分型研究更少。近年巴西亚热带频发极端旱涝事件（如2020/2021年干旱及2024年南里奥格兰德洪灾），凸显了细化理解ENSO多样性对该区域降水影响的紧迫性。因此，研究人员以1976–2019年为研究时段，结合地面站点观测与再分析资料，旨在明确EP、CP、MX三种ENSO类型（暖、冷位相均含）下巴西亚热带降水的季节与空间响应差异及其大尺度环流机理，为该区域气候风险评估提供精细化依据。该论文发表于《Atmosphere》。
主要技术方法概述：
研究人员选用巴西国家水务局(Hidroweb)平台1976–2019年703个雨量站月降水数据（551个位于亚热带气候区内，152个位于热带过渡带），采用NIPALS算法填补缺失值并通过Pettitt、SNHT、Buishand及Von Neumann检验保证均一性；利用Ward法的系统聚类(K-means)划分降水均一区并定义标准年份（按年降水第10、35、65、90百分位划极旱、干旱、正常、多雨、极多雨年）及降水变异系数(CV=标准差/均值)。ENSO事件依据NOAA气候预测中心Oceanic Ni?o Index(ONI)判定（连续5个滑动季≥+0.5℃为厄尔尼诺，≤?0.5℃为拉尼娜），并按成熟期(DJF)SST距平空间分布细分为EP（Ni?o 3区，140°W–90°W, 5°N–5°S）、CP（Ni?o 4区，160°E–150°W, 5°N–5°S）及MX（Ni?o 3与Ni?o 4间过渡区）型暖/冷事件。SST场采用ERSSTv5（2°×2°），风场采用NCEP/NCAR再分析850 hPa与200 hPa资料。对各类ENSO年进行季节（JJA、SON、DJF、MAM）降水/SST/风场距平合成分析，并以双尾Student's t检验（90%置信度）检验显著性，气候基准态取1991–2020年，绘图使用GrADS及ArcMap。
研究结果
3. Results and Discussion
研究人员首先分析了巴西亚热带气候平均降水特征：年均降水量1100–2600 mm，沿海巴拉那及圣卡塔琳娜西南最高，南里奥格兰德南部最低；夏季至春季降水较多，冬季最少但无绝对干季。基于站点聚类划分出9个降水均一区(R1–R9)，北部及东部具热带气候特征（夏多冬少），南部(R7–R9)各月分配较均匀。1976–2019年识别到30次ENSO事件（16次厄尔尼诺、14次拉尼娜），其中EP型7次（4次EN+3次LN）、CP型8次（4次EN+4次LN）、MX型15次（8次EN+7次LN），EP型强度最强（含非常强级），MX型频率最高。
SST距平合成显示EP型EN/LN的SST距平极值位于赤道东太平洋(Ni?o 3)，MX型极值横跨Ni?o 3与Ni?o 4，CP型极值位于中太平洋(Ni?o 4)；成熟位相(DJF)均呈现典型"马蹄形"或"回飞镖形"距平偶极型，EP型厄尔尼诺与CP型拉尼娜最为显著。
季节降水距平合成表明：厄尔尼诺年，EP型厄尔尼诺(EPEN)全年度多数区域呈正降水距平，尤以春季(SON)全区域及夏季(DJF)南里奥格兰德显著，由加强的南美低空急流(South American Low-Level Jet, SALLJ)及位于约30°S的副热带急流增强、太平洋-南美(Pacific-South America, PSA)遥相关波列所驱动；MX型厄尔尼诺(MXEN)降水异常较弱且空间异质，夏季帕拉那与圣卡塔琳娜部分为负距平，秋季( MAM+1)帕拉那中南、圣卡塔琳娜及北南里奥格兰德偏多，对应较弱SALLJ变化及中高层环流调整；CP型厄尔尼诺(CPEN)总体呈负或弱降水距平，尤夏、秋季显著，因SALLJ减弱、副热带急流位置偏南（~40°S）致水汽输送不足。拉尼娜年，EP型拉尼娜(EPLN)夏季(DJF)及次年春季(MAM+1)出现最广泛强负降水距平（帕拉那、圣卡塔琳娜、南里奥格兰德），虽高层副热带急流偏强利于上升运动，但SALLJ明显减弱限制低层亚马逊及热带大西洋水汽向亚热带输送，抑制深对流发展；MX型拉尼娜(MXLN)最大负距平出现在春季(SON)，过渡季节(SON及MAM+1)均伴SALLJ减弱，春季同时伴副热带急流减弱减少高层辐散；CP型拉尼娜(CPLN)冬季(JJA)帕拉那略偏多（SALLJ及副热带急流增强），春、夏、秋三季呈中度负距平分布于南里奥格兰德及西部，夏秋季副热带急流减弱限制上升运动。
均一区内年际变化验证上述合成结果：强EPEN年（1982–1983、1997–1998、2015–2016）多被划为极多雨年，全区正异常；MXEN年间旱涝年份均有出现（如1988年为极旱）；CPEN年多偏干/极旱（如1978年）。EPLN年多划为极旱（如1985、2006年）；MXLN与CPLN年在各区旱涝变率较大。
4. Conclusions（结论翻译）
本研究主要目的是分析巴西亚热带气候中与不同ENSO分型相关的降水变率，兼顾大尺度大气环流机制及区域均一降水区的降水行为。前人研究表明ENSO分型源于大尺度大气环流变化，本研究结果佐证此点并阐明这些机制如何调制巴西亚热带降水变率；相比既往分析，本研究基于台站数据给出更精细的区域评估，强调了ENSO多样性对该区降水变率的重要性。通过结合降水、风场及SST距平合成分析与降水均一区评估，研究发现降水响应的强度与空间组织高度依赖ENSO类型：EP型厄尔尼诺有利于大范围偏湿条件，CP型厄尔尼诺产生更不均且在部分区域相反的降水信号，MX型厄尔尼诺呈现中间态及空间异质性。区域尺度评估表明ENSO多样性的影响在东南南美内部并非空间均匀：EP型厄尔尼诺在巴西亚热带产生空间更连贯且统计显著的正降水距平（尤SON及DJF），CP型则呈更不均图案并伴有降水减少。对于拉尼娜，多数均一区呈负降水信号，但其强度、空间范围及季节分布因ENSO类型显著不同——EP型拉尼娜伴最强夏季雨亏，MX与CP型拉尼娜产生更可变且具季节特异性的干旱条件，这些差异与SALLJ位置强度、副热带急流及影响向巴西南部水汽输送的大尺度环流变化密切相关。综上，结果表明评估巴西亚热带降水变率时需考虑ENSO多样性，并揭示该区对赤道太平洋SST经度位移存在非对称区域敏感性；识别ENSO分型的独特区域与季节影响可深化气候变率认识，并为该渐受洪旱影响的区域制定更精准的气候风险管理与适应策略。
