冬季南北半球際大氣質量濤動與東亞冬季風異常聯系的模式驗證

摘要 南北兩半球大氣中高緯度之間的相互作用與季風等跨半球的天氣氣候系統存在著密切聯系，由于涉及全球范圍的大尺度環流與能量變化，其聯系途徑與機理受到學者們的廣泛關注。本文結合ERA5再分析資料以及CMIP6中MPI-ESM1-2-HR模式歷史輸出資料，驗證了冬季南北半球際大氣質量濤動（Inter-Hemispheric atmospheric mass Oscillation，IHO）與東亞冬季風異常的聯系及其對中國冬季氣溫的影響。研究表明，再分析資料以及模式結果均表明冬季IHO與東亞冬季風存在顯著的正相關關系。IHO通過全球大氣質量再分配與東亞冬季風建立起緊密的聯系。當IHO為正位相時，大氣質量在歐亞大陸北部異常堆積，而在中低緯地區異常虧損，這使得東亞地區海陸氣壓差明顯增大，冬季風增強，同時對中國華中地區冬季地表氣溫具有顯著影響；反之亦然。進一步分析發現，熱帶低平流層氣溫可以通過剩余環流調節臭氧含量經向分布進而影響南極對流層氣溫，從而對IHO年際變化起主要的驅動作用。

關鍵詞東亞冬季風;南北半球際大氣質量濤動;溫度“蹺蹺板”;CMIP6

東亞冬季風（East Asian Winter Monsoon，EAWM）是北半球冬季最重要的大氣環流系統之一，對東亞的天氣和氣候變化起到十分重要的調節作用（Huang et al.，2012）。西伯利亞高壓、對流層中上層的東亞大槽、對流層上層東亞急流和近赤道對流動態地耦合在一起，構成EAWM環流系統（Wang et al.，2010）。EAWM一個獨特的特點是其跨越的經向溫度范圍大（從極地到熱帶），EAWM偏強時東亞地表氣溫異常偏低，同時冷空氣爆發更頻繁，延伸到中緯度地區，有時到達熱帶地區（Chen et al.，2000）。由于冷空氣侵入熱帶地區，EAWM可在海洋大陸上空引起深對流，這甚至與澳大利亞夏季季風有關，因而EAWM在全球尺度的物質和能量循環中都起著至關重要的作用（Eroglu et al.，2016）。EAWM增強常引起東亞地區寒冷干燥的北風、低溫、強降雪、冰凍和沙塵暴，以及東南亞地區的強對流（丁一匯等，2014）。EAWM的異常不僅會影響極端天氣氣候事件發生的頻率及強度，也可能導致前所未有的極端天氣氣候事件發生（Zhang et al.，1997;Park et al.，2011;Wu et al.，2011;王政琪等，2017）。需要指出的是，盡管在全球變暖的背景下，中國冬季平均氣溫呈現出明顯的上升趨勢（Fu and Ding，2021），但中國仍然頻繁發生區域性寒冷事件（Lu et al.，2016;謝韶青和盧楚翰，2018;孫曉娟等，2022;胡宏博等，2023）。這與EAWM的年際和年代際變化密切相關（韓永秋等，2021）。例如，2020年12月冬季風場與氣溫異常顯示，東亞季風區內有明顯的偏北風異常。通過進一步計算發現，冬季風指數高達1.31，明顯較同期偏強，因此全國大部分地區較常年同期氣溫偏低。這導致中東部大部分地區降溫及雨雪天氣，在12月28—31日部分地區甚至上演了破紀錄的大范圍極端低溫天氣，對我國人民生產生活造成嚴重的影響（韓榮青等，2021;Bueh et al.，2022）。因此，認識EAWM與全球大氣環流的相關聯系對理解東亞地區冬季氣候變化的成因，揭示全球變暖背景下我國冬季氣溫變化的規律具有重要的意義。

大氣質量是大氣環流變化的一個重要表征量，能夠直接體現大氣環流和氣候系統的變化調整 （Lorenz，1951;Christy et al.，1989;Yu et al.，2014）。氣候系統中大氣濤動通過調配大氣質量再分布過程與EAWM建立起密切的聯系。例如，北極濤動（AO）的不同位相對應著北半球大氣質量的再分配，能夠顯著地影響北半球氣候，對EAWM年際以及年代際變化都有重要影響（王林等，2021）。Chen et al.（2013）提出雖然EAWM形成中熱帶外過程占主導作用，但ENSO作為熱帶地區海氣耦合系統年際尺度上最主要的模態，同樣是影響EAWM變異的最重要的一個外強迫因子。北大西洋濤動遙相關作用可以通過南、北兩支波列，分別調控南、北支槽系統，協同作用調節中國東南部30°N附近溫度（施春華等，2021）。此外，南半球的相關信號同樣可以通過南北半球相互作用影響東亞地區冬季氣候。例如，南極濤動同樣可以通過半球間相互作用調節東亞冬季氣溫（張樂英等，2017）。

上述研究結果表明，EAWM的年際變異與北半球甚至全球尺度大氣質量再分配過程相互關聯。南北半球相互作用是季風現象的本質（曾慶存和李建平，2002）。而Guan and Yamagata（2001）發現在把赤道視為特殊邊界的情形下，南北半球間大氣質量年際異常存在此消彼長的濤動現象，并將之稱為南北半球際大氣質量濤動（Inter-Hemispheric atmospheric mass Oscillation，簡稱IHO），它能夠反映半球間大氣質量交換引起的全球范圍大氣質量再分布。盧楚翰等（2008）研究了IHO的季節變化特征，發現半球間大氣質量通量的季節性周期在對流層中顯示出明顯的蹺蹺板結構，這在氣候上與東亞季風有關。此后進一步的研究表明IHO與亞洲季風區內大氣質量異常分布密切聯系，并揭示了夏季IHO與東亞夏季風的關系（Lu et al.，2010;盧楚翰等，2013）?；谶@些，Lu et al.（2023）利用再分析資料診斷研究了冬季IHO與海陸氣壓差的關系，發現冬季IHO與EAWM之間聯系存在年代際變化，兩者在1979年后表現為更加緊密的正相關關系。

值得注意的是，目前主流的海氣耦合模式內部具有自身的大氣質量平衡功能，那么在干空氣質量守恒的情況下，1979年后IHO與EAWM的年際聯系是否存在，兩者的相互聯系是否更加密切。因此，為進一步驗證EAWM與IHO的年際聯系以及驅動IHO的外強迫因子，本文將結合1979—2020年ERA5再分析資料以及CMIP6中MPI-ESM1-2-HR模式歷史輸出資料，研究冬季南北半球際大氣質量濤動（IHO）與東亞冬季風異常的聯系及其對中國冬季氣溫的影響。

1 資料和方法

1.1 資料

本文采用的資料包括：1）歐洲中期天氣預報中心的ERA5分析數據集，分辨率為2.5°×2.5°，包括月平均地表氣壓和地表10 m風場，時間涵蓋1979—2020年北半球冬季（https：／／cds.climate.copernicus.eu／cdsapp＃?。痙ataset／reanalysis-era5-pressure-levels-monthly-means？tab=overview）。2）1960—2020年經緯度分辨率為0.25°×0.25°的中國冬季地表氣溫網格化數據集（CN05.1） （吳佳和高學杰，2013）。為方便起見，再分析數據和CN05.1觀測數據被稱為 “觀測數據”。3）CMIP6（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6）數據集的歷史試驗資料（Eyring et al.，2016），所用變量包括月平均地表氣壓、位勢高度場、水平風場、氣溫以及臭氧，多層資料高度范圍為1 000～50 hPa，共14層，覆蓋時段為1979—2013年北半球冬季。文中定義冬季為該年12月至次年2月的平均。此外采用雙線性插值方法對不同分辨率的資料進行了處理，使其分辨率統一到2.5°×2.5°網格。

1.2 IHO與EAWM指數

根據Guan and Yamagata（2001），利用地表氣壓ps定義IHO指數為：

其中：fD=1.002 0表示地球形變參數；s為地表氣壓ps緯向平均值；φ為緯度。文中使用相對研究時段（1979—2020年）作為氣候態進行標準化后的IHO指數，并定義IHO大于1倍標準差為IHO高值年，IHO小于-1倍標準差為IHO低值年。

為分析與EAWM的聯系，同時聚焦大氣質量分布以及低層大氣活動中心的聯系，本文采用Wang and Chen（2014）定義的EAWM指數：

其中：p*SL1、p*SL2、p*SL3分別表示西伯利亞（70°～120°E，40°～60°N）、北太平洋（140°E～170°W，30°～50°N）和海洋大陸（110°～160°E，20°S～10°N）的相對研究時段（1979—2020年）標準化后的區域內格點海平面氣壓等權重算數平均。亞洲大陸與鄰近海洋的熱力對比是東亞冬季風的主要方面，在海平面氣壓場有較好表現。并且該指數明確考慮了東亞地區的東西和南北氣壓梯度，較好地刻畫了EAWM變化時的大氣環流異常。此外，與以往的指數相比，該指數能很好地描述東亞地區冬季平均地面氣溫的變化，特別是對極端暖冬或寒冷冬季的變化。

2 結果分析

2.1 南北半球大氣質量濤動與冬季風的聯系

海陸間的熱力差異導致海陸間大氣質量再分布存在顯著的差異，并形成了EAWM最直接的驅動力——海陸氣壓梯度力。半球間大氣質量交換通過全球大氣質量再分布對東亞區域大氣質量異常分布具有顯著的影響，從而建立起IHO與季風的聯系（Guan et al.，2010;Lu et al.，2010）。圖1a展示了觀測資料中1979—2020年IHO和EAWM的年際變化特征，可以發現兩者年際變化規律較為吻合。此外，通過進一步計算發現兩者相關系數高達0.49（通過置信度為99％的顯著性檢驗），表明冬季IHO對冬季風具有重要調控作用。

研究表明，CMIP6對于南北半球際大氣質量濤動的季節特征以及空間結構有較好的模擬能力（喬年等，2022）。為驗證IHO與EAWM之間的相關聯系，計算了CMIP6中各個模式IHO與EAWM的相關系數，發現在30個模式中有超過96.7％的成員顯示兩者相關系數為正，其中10個模式通過置信度為90％的顯著性檢驗（表1），表明IHO與EAWM的正相關關系在CMIP6的大部分模式中能得到較好驗證。Lu et al.（2023）基于觀測資料指出南極地區大氣質量變化對IHO年際變化起主要貢獻。而MPI-ESM1-2-HR模式較好地消除了兩半球對流層中下層尤其是南極區域的氣溫偏差，較真實地反映了大尺度大氣溫度分布以及地表風場的變化（Gutjahr et al.，2019）。為了進一步分析地球系統模式中的IHO與EAWM之間的聯系以及聯系途徑并驗證南極大氣質量變化在半球間大氣質量交換的主導性地位，接下來以CMIP6中的MPI-ESM1-2-HR模式作為代表展開研究。如圖1b所示，模式中IHO與EAWM在近30多年以來的時間演變尤其是年際振蕩具有較好的一致性，存在顯著的正相關關系，兩者的相關系數達0.35（通過置信度為95％的顯著性檢驗）。

半球際大氣質量交換伴隨著大范圍的大氣質量再分布，從而對區域大氣質量／地表氣壓以及低層大氣環流產生直接影響。為了進一步分析該模式中IHO對低層大氣環流的影響，分別對觀測資料以及模式中冬季IHO高低年地表氣壓作合成差值。其結果如圖2所示，不難發現，觀測資料以及模式中合成差值結果基本一致。具體而言，北半球中高緯地區為顯著的正異常區，而顯著的地表氣壓負異常區主要分布在東半球熱帶與副熱帶地區。這表明當IHO增強時，有利于北半球中高緯度尤其是歐亞大陸西北部如西伯利亞等區域冷空氣的異常堆積。同時，歐亞大陸東部鄰近海域以及海洋性大陸區域有顯著的質量異常虧損。

這種大氣質量異常分布顯著地增大了東亞地區海陸間的氣壓梯度，從而有利于EAWM的增強。需要注意的是，觀測資料以及模式中均顯示南半球以負的異常質量分布為主，這與兩半球的大氣質量振蕩相呼應，其中60°S以南的南極區域都表現為緯向一致的負異常分布。進一步計算了南極負異常區占南半球異常值的比例，即南極地區大氣質量合成差值（緯向平均并乘以相應緯度余弦值）占南半球大氣質量合成差值（緯向平均并乘以相應緯度余弦值）之比。觀測資料中南極地區質量虧損貢獻了57.78％的南半球的負異常質量，而模式中南極地區的質量虧損則貢獻了79.83％的南半球的負異常質量，這與叢菁等（2011）揭示的南極地區大氣振蕩是形成南北半球際大氣質量濤動的部分原因的結論相一致。MPI-ESM1-2-HR模式結果與再分析資料所揭示的IHO與EAWM聯系以及對地表氣壓空間分布影響具有較好的一致性，為突顯IHO與EAWM聯系的可靠性，后續分析主要基于該模式資料。

此外IHO造成的全球大氣質量的再分布將引起地表氣壓場的改變，并伴隨著大尺度大氣環流以及風場的明顯改變（van den Dool and Saha，1993）。圖3展示了IHO高低值年近地面風場的合成差值?？梢钥闯觯擨HO異常偏強時，中國東部沿海以及日本南部伴隨著顯著的偏北風異常，導致東亞沿海30°～45°N季風區域北風增強。結合圖2b，當IHO增強時，會引起中緯度地區自西向東的海陸氣壓梯度顯著增強，根據地轉平衡關系，將伴隨著自東向西的地轉偏向力以及相應的北風異常，并引起東亞冬季風增強。特別地，IHO增強與華北以及華中地區的偏東北風異常具有顯著的聯系并伴隨著冷空氣入侵。這種異常的環流型可對中國尤其是華中地區冬季氣溫變化產生重要影響。

為進一步探究IHO對中國冬季氣候異常的影響，圖4給出了氣溫對IHO指數的回歸系數分布。可以看到，在1979—2013年期間，當IHO增強時，全國（除青藏高原地區）尤其是華中地區地表氣溫明顯下降，而正異常區則主要出現在青藏高原附近。為定量分析IHO對華中地區氣溫的影響，將華中地區的區域平均氣溫定義為CC指數。CC與IHO指數的年際變化如圖4b所示，兩者相關系數為-0.29（通過置信度為90％的顯著性檢驗），而利用站點數據計算的CC與ERA5中的IHO相關系數更是達到-0.40（通過置信度為95％的顯著性檢驗），具有顯著的負相關關系。

這表明，IHO可以通過大氣質量異常的再分布顯著影響中國區域近地面風場以及地表溫度場。當IHO處于正位相時，中國尤其是華中地區出現大范圍的負溫度異常，增加了低溫災害事件的發生風險。

2.2 冬季IHO年際變化的主要驅動因子

前人的研究表明太陽輻射對大氣系統加熱不均是產生大規模大氣運動的根本原因，半球間行星熱對流環流是半球際大氣質量交換的“第一推動力”（曾慶存和李建平，2002）。為研究與IHO相應的異常質量分布及熱力環流結構，對IHO指數與緯向平均位勢高度以及氣溫進行相關分析。如圖5所示，相關的異常位勢高度具有經向跨半球的遙相關特征。具體而言，南半球高緯以及熱帶對流層中下層為負相關，而南半球中緯以及北半球中高緯由正相關區占據，且顯著相關的大值區主要位于南半球的中高緯度地區（圖5a）。與之對應，溫度的異常相關變化同樣也在經向方向上交替出現，并且顯著大值區主要分布在南半球中高緯地區以及北半球中緯地區（圖5b）。值得注意的是，在南半球60°～90°S區域整層尤其是對流層上部（400～250 hPa）緯向平均位勢高度以及氣溫與IHO都表現為一致的負相關關系，這與Lu et al.（2023）在觀測資料中得到的結果一致，表明了經向熱力不平衡對半球間大氣質量交換具有驅動作用。即當IHO偏強（弱）時，南極上空出現顯著的氣溫與位勢高度負（正）異常。南極上空氣溫降低（升高）導致了內能減少（增加），極渦增強（減弱）的同時整層大氣柱收縮（膨脹），勢能減小（增大），從而導致了南極區域總能量和大氣質量減少（增加），兩半球間大氣質量差增大（減小）。

由圖5可知，南極地區大氣質量異常對于IHO年際變化起主要貢獻，南極地區氣溫異?？赡軐Π肭蜷g大氣質量交換過程起關鍵性推動作用。為進一步定量分析南極地區溫度對IHO的影響，圖6a給出了IHO與南極地區對流層上部平均溫度年際變化曲線。從圖6a可以發現兩者相關系數達到-0.32（通過置信度為90％的顯著性檢驗），表明南極對流層上部氣溫對IHO年際變化具有重要驅動作用。

南極地區由于溫度下降、內能減少導致該地區大氣質量異常下降，從而驅動大氣質量向北輸送并增大兩半球大氣質量差。其中，臭氧是影響南極地區氣溫變化的主要因子（陳月娟等，1999）。如圖6b所示，計算表明南極地區對流層上部平均溫度與臭氧之間存在顯著的正相關關系（r=0.33，通過置信度為95％的顯著性檢驗），表明臭氧含量變化對南極對流層氣溫起主導作用。南極地區大氣臭氧增加，一方面可以通過吸收太陽紫外輻射對平流層大氣進行短波加熱，另一方面可以放出紅外長波輻射調節對流層大氣溫度，因此在南極地區的極晝時節（北半球冬季），臭氧變化可通過影響太陽輻射進而對南極大氣溫度以及極渦強度產生顯著影響（Thompson et al.，2011）。

值得關注的是，圖5b中IHO與氣溫的顯著相關區除了南極地區以外，熱帶地區100 hPa以上的平流層區域也出現了大范圍的顯著正相關區域。而研究表明，臭氧在太陽輻射強烈的赤道上空形成后，通過剩余環流向高緯度輸送，從年際變化看，當這種輸送偏弱時，容易伴隨熱帶地區氣溫（臭氧）偏高，而南極高緯度氣溫（臭氧）偏低，即兩者間呈現反位相的變化（Randel et al.，2002）。計算得到的南極對流層上部氣溫與全球緯向平均氣溫相關系數分布如圖7所示，可以看到南極對流層上部氣溫與赤道（10°S～10°N）平流層下部（100～70 hPa）氣溫存在明顯的反位相關系。通過進一步計算發現兩者的相關系數達到了-0.38（通過置信度為95％的顯著性檢驗）。

這表明，剩余環流可通過動力輸送過程調節臭氧含量的經向分布，從而導致極地與赤道間溫度呈現“蹺蹺板”現象，并使得極赤溫差呈現周期性變化，從而驅動全球大氣環流發生變化。陳權亮等（2009）也指出臭氧的分布會受到行星波破碎激發出的剩余環流的影響并會改變溫度場、風場結構，通過影響行星波的傳播從而影響對流層大氣環流。此外，南半球中緯地區與南極氣溫同樣表現為反相變化。這加強了中高緯間的溫度梯度，伴隨著繞極環流加強，從而使得大氣向南極熱量的輸送減少并進一步導致南極氣溫降低。

3 結論和討論

本文分析了MPI-ESM1-2-HR模式中1979—2013年冬季EAWM與南北半球間大氣質量濤動（IHO）的年際關系及其對中國冬季氣溫的影響，得到以下結論：

1）1979年以來，再分析資料以及CMIP6中大部分模式尤其是MPI-ESM1-2-HR均顯示冬季IHO與EAWM存在緊密聯系。當IHO為正（負）位相時，歐亞大陸高緯度區域有大氣質量堆積（虧損），而歐亞大陸中低緯地區以及鄰近海域為大氣質量的虧損（堆積），使得歐亞大陸中高緯間經向氣壓梯度以及東亞地區海陸氣壓差明顯增大（減?。瑥亩苟撅L增強（減弱），并引起了我國尤其是華中地區冬季地表氣溫顯著偏低（高）。

2）南極地區對流層氣溫變化所引起的大氣質量變化對IHO年際變化具有重要的影響。當南極地區溫度下降（上升）時，會導致整層大氣內能與勢能減少（增加），大氣質量異常減少（增加），并驅動大氣質量向北（南）輸送從而調節兩半球間大氣質量差。

3）在全球變暖尤其是熱帶地區平流層增溫背景下，熱帶與南極地區氣溫以及臭氧的負相關關系是引起南極地區氣溫與臭氧偏低，進而引起南極地區氣柱收縮以及大氣質量虧損的主要驅動因子，并進一步導致了南北半球間大氣質量的不平衡現象。

本文研究表明南極氣溫變化對半球際大氣質量交換有明顯驅動作用，然而南極大氣溫度不僅受臭氧含量影響，還與南極大陸大洋海冰和冰雪覆蓋向上的長波輻射有關（Cavalieri et al.，2003）。南極大陸冰雪層是全球大氣運動的主要冷源，在地球能量收支中扮演著重要的角色。冬季南極海冰異常通過冰氣相互作用對冬春季南半球大氣環流南極濤動產生顯著影響（Wu and Zhang，2011）。因此，南極冰雪層同樣可能在驅動半球間大氣質量交換過程中發揮重要作用。此外，古氣候及其模擬研究（Scherer，1991;Pollard and DeConto，2009）表明，南極洲的地形在過去經歷了巨大的變化。而在當前由于全球變暖導致全球冰蓋融化的時代，與北極海冰快速消融不同，南極海冰出現獨特的、復雜的變化（Yadav et al.，2022）。因此，正確理解南極大陸冰雪層與大氣氣候特征的相互作用同樣具有重要意義。

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Model verification of the relationship between inter-hemispheric atmospheric mass oscillation and East Asian winter monsoon

Abstract The interaction between mid-high latitudes in the atmosphere of the Northern and Southern Hemispheres is closely related to cross-hemisphere weather and climate systems，such as monsoons.Due to the involvement of large-scale circulation and global energy changes，the correlation pathway and mechanism have garnered extensive attention from scholars.The inter-hemispheric air mass oscillation （IHO） index is defined as the difference in atmospheric mass between the Northern and Southern Hemispheres，reflecting changes in global atmospheric circulation caused by the exchange of atmospheric mass between the hemispheres.Using ERA5 reanalysis data post-1979，the winter IHO showed a significant positive correlation with the East Asian winter monsoon anomaly （correlation coefficient r=0.49）.The historical output data of the CMIP6 models further verified this relationship，showing a positive correlation in 96.7％ of the models，with a correlation coefficient of 0.35 in the MPI-ESM1-2-HR model，statistically significant at the 95％ confidence level.Using ERA5 reanalysis data and the historical experimental data of the MPI-ESM1-2-HR model，we verified the influence of IHO anomalies on the interannual variation of the East Asian winter monsoon and the underlying physical processes.The results indicate that the IHO is closely related to the East Asian winter monsoon through the redistribution of global air mass.During a positive IHO phase，atmospheric mass accumulates abnormally deposited in northern Eurasia and decreases in the middle and low latitudes，significantly increasing the sea-land pressure difference in East Asia and strengthening winter winds，and vice versa.Additionally，the combined difference in surface pressure between high and low IHO years shows that the Antarctic air mass anomaly contributes most of the negative anomalies in the Southern Hemisphere，indicating that the Antarctic air mass oscillation is the main driver of the North-South air mass oscillation.In the MPI-ESM1-2-HR model，the IHO significantly impacts winter surface air temperature in China，particularly in Central China，with a correlation coefficient of -0.29 between winter surface air temperature and the IHO index in Central China.Analysis of the MPI-ESM1-2-HR model reveals that the correlation coefficient between the IHO and the average temperature of the upper troposphere in the Antarctic region is -0.32 （passing the 90％ significance test），indicating that the temperature of the upper troposphere in the Antarctic region significantly drives the interannual variation of the IHO.Ozone is identified as the primary factor affecting temperature changes in the Antarctic region.The mean temperature of the upper troposphere and ozone content in the Antarctic region are significantly positively correlated （r=0.33，passing the 95％ significance test），indicating that ozone changes play a dominant role in the temperature of the Antarctic troposphere.The temperature in the upper Antarctic troposphere is inversely correlated with that in the lower stratosphere of the equator （10°S—10°N） at 100—70 hPa，with a correlation coefficient of -0.38 （passing the 95％ significance test）.This suggests that the temperature at the bottom of the tropical stratosphere influences the temperature of the Antarctic troposphere through residual circulation，regulating the interannual oscillation of the Antarctic air mass and causing the imbalance between the hemispheres.When the tropical stratosphere temperature rises，the ozone and temperature in the upper Antarctic troposphere decrease，leading to significant negative temperatures and geopotential anomalies over Antarctica.The decrease in air temperature over Antarctica reduces internal energy，increases the polar vortex，and contracts the atmospheric column，reducing total energy and atmospheric mass in the Antarctic region，thereby increasing the atmospheric mass difference between the hemispheres，and vice versa.

Keywords East Asian winter monsoon;inter-hemispheric atmospheric mass oscillation;temperature “seesaw”;CMIP6