In July 2018, Northern Europe and Northeast Asia experienced unprecedented, concurrent extreme heatwaves. Utilizing the HadGEM3-A-N216 attribution model and dynamical adjustment method, we highlight that the internally-generated circulation was the predominant factor triggering these heatwaves both in Northern Europe and Northeast Asia. External forcings further amplify these heatwaves and contribute about 1 K surface air temperature (SAT) anomalies both in Northern Europe and Northeast Asia. Moreover, there is a statistically significant positive correlation of SAT between Northern Europe and Northeast Asia. An internal-generated zonal wave train spanning Eurasia was identified as a key circulation facilitating the concurrent heatwaves by instigating the simultaneous anomalous anticyclones in these two regions. Positive sea surface temperature (SST) anomalies in the North Atlantic plays a pivotal role in the formation of this zonal wave train. The negative SST anomalies in the northern Indian Ocean and tropical central Pacific can further amplify the magnitude of wave train, particularly in the Northeast Asia. In additions, the internal thermodynamic processes, especially soil moisture-SAT feedback can slightly damp the heatwaves in both regions. It is due to enhanced evaporative cooling and a reduction in upward sensible heat flux, linked to increased soil moisture in previous month.

Summer precipitation over the Mongolian Plateau (MP) has experienced a consistent decline in recent decades. While the influence of atmospheric wave train on this reduction in precipitation has been recognized in prior studies, this study delves deeper into the physical mechanisms and quantifies the contributions of the internal atmosphere and oceanic variations to the diminishing precipitation utilizing a comprehensive 100-member ensemble simulations from the Max Planck Institute Earth System Model (MPI-ESM). Results show that the ensemble-mean precipitation in MP exhibits a positive trend and cannot explain the observed results. The precipitation trends vary significantly among individual ensemble members, highlighting the pivotal role of internal variability. The leading EOF mode of precipitation trends among ensemble members exhibits uniform variations. Further investigations reveal that the internal summer precipitation in MP is affected by the internal atmospheric circulation, the remote influence of the North Atlantic Dipole sea surface temperature (SST) anomalies, and Pacific Decadal Oscillation-like SST patterns. An eastward-propagating Rossby wave originating from the North Atlantic dipole SST anomalies provides the anomalous large-scale circulation that influences summer precipitation. The PDO contributes to reinforcing the anticyclonic anomaly over the MP. Additionally, the uncertainty of precipitation trends in MPI-ESM can be reduced by 13% through removing the internal atmospheric wave train-related precipitation variation, while oceanic factors only contribute about 7% uncertainty of precipitation variations. Our insights enhance the understanding of the physical drivers behind summer precipitation variability in the MP and effectively quantify the uncertainties stemming from internal variability.

Abstract Against the backdrop of global warming, Northern East Asia experienced a record‐breaking extreme cold event during December 13 to 19 in 2023. The mechanisms behind this extreme cold event remain unclear. This study uses the circulation projection method to detect and quantify the contributions of various factors to this extreme cold event. The findings indicate that large‐scale atmospheric circulation anomalies are the predominant factors triggering this cold wave. The Polar‐Eurasian (POL)‐like teleconnection pattern is identified as a key driver for the cold anomalies, contributing approximately 85% of total cold anomalies in Northern East Asia in this event. Although the POL‐like teleconnection is largely internally generated, the preceding low sea ice levels in the Barents and Kara Seas can strengthen and maintain POL teleconnection. Additionally, preceding November increased snow cover in Northern East Asia can further amplify this cold event by enhancing local surface albedo and reducing incoming solar shortwave radiation.

In August 2022, unprecedented and long-lasting extreme heatwaves attacked the Northern Hemisphere, with simultaneous record-breaking surface air temperature (SAT) in Eastern Europe (EE), Southern China (SC), and Western North America (WNA). However, the underlying physical mechanisms of these concurrent heatwaves, and the extent to which they are driven by anthropogenic forcing versus internal variability remain unclear. Our analysis using the HadGEM3-A-N216 large ensemble attribution model reveals that anthropogenic forcing is responsible for approximately 50% of the heatwaves in EE and SC, and over 80% in WNA. Furthermore, an internally-generated circumglobal atmospheric wave train is identified as a key circulation factor facilitating these simultaneous heatwaves. Observations and numerical simulations indicate that extreme warm sea surface temperature (SST) anomalies in the North Atlantic, North Pacific and Barents Sea, along with extreme cold SST anomalies in the tropical central Pacific, are critical in the formation and maintenance of this atmospheric teleconnection wave train. Under future high-emission scenarios, the influence of the internally-generated atmospheric teleconnection on concurrent heatwaves may be enhanced, particularly in WNA.

During the boreal winter, the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) influences the East Asia-western North Pacific (WNP) climate by triggering an anomalous WNP anticyclone (WNPAC). Analysis of a suite of coupled model projections under symmetric CO2 ramp-up (RU) and ramp-down (RD) scenarios, the results reveal that WNPAC strengthens with increasing CO2 concentrations, peaks early in the CO2 RD phase, and then gradually weakens without fully returning to its initial state when CO2 concentrations restore. The irreversible recovery of WNPAC is related to enhanced negative precipitation anomalies in the tropical WNP and positive precipitation anomalies in the equatorial central and eastern Pacific. These changed precipitation anomalies are primarily driven by the climatological equatorial Pacific El Niño-like warming pattern due to various external and internal feedback processes. Our findings indicate that the irreversible change of WNPAC to CO2 forcing may hinder the winter monsoon and exacerbate climate risks in the East Asia-WNP region.