冬季，在东亚冬季风的控制下中国南方地区以干冷气候为主，降水较弱，然而偶发的强降水也能产生较大的社会影响，如2008年百年一遇的低温雨雪冰冻灾害。2022年2月，南方地区再次遭遇了极端连阴雨雪天气，降雨量创1961年以来同期新高，气温为2009年以来同期最低，对交通、电力、农业以及社会活动开展造成严重威胁。冬季湿冷气候到底如何形成？如此充沛的雨雪从何而来？我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队针对该问题展开研究，在冬季极端天气的发生机理研究中取得了新的成果，为提高冬季天气气候的中期天气预报能力提供了新的视角。
2022年南方湿冷事件是欧亚大陆上南、北两支波列共同向东亚地区传播的结果：北支欧亚遥相关波列加强西伯利亚高压以及东亚大槽，诱发冷空气向南活动；南支南亚急流波列加强孟加拉湾上的印缅槽，为南方地区输送大量水汽；冷、暖空气强度相当且在南方持续交绥，触发极端连阴雨雪天气。ECMWF模式提前5天能够预报此次湿冷事件中降水的极端性，这与模式能提前抓住南、北两支波列的耦合形态有关，进一步验证了南北两支波列的耦合在冬季极端降水中关键作用。
图1 2022年2月19日的降水异常及欧亚南北两支波列活动（天气尺度）。
实际上，欧亚大陆南、北两支波列时有活动，它们不同位相的配置可导致东亚冬季完全不同的气候异常。当两支波列在大西洋上由同一个扰动信号激发时，它们倾向于在东亚-日本上空汇合，并导致较大强度的冷空气活动，温度偏低明显，但由于水汽供应较弱，南方冬季降水受到抑制；当两支波列由大西洋上不同的信号源激发时，它们倾向于在孟加拉湾北部汇合，导致较小强度的冷空气活动，温度略偏低同时配合强水汽供应，冷暖空气交绥，加强南方地区冬季降水。
图2 欧亚遥相关波列（EU）和南亚急流波列（SAJW）不同位相配置及其对东亚冬季气候影响示意图。
欧亚两支波列的扰动信号源都来自于北大西洋，北大西洋扰动为东亚冬季气候异常提供关键的预报信号。然而，并不是所有的扰动信号都能触发出波列，扰动能否触发波列还取决于背景大气条件对扰动能量频散方向的影响。当欧洲地区降水异常增多时，释放潜热引起位涡正异常，加强南欧-地中海地区的位涡经向梯度，吸引波列向地中海传播，进入急流并在急流的波导作用下传播到东亚地区。
图3 有利于大西洋扰动激发波列的位涡经向梯度分布及其时间演变、波列传播通道。
北大西洋扰动触发欧亚大陆一南一北两支波列，南北波列的不同耦合可导致我国冬季不同的天气气候异常，甚至可触发南方冬季的极端连阴雨雪天气。上述研究成果有利于利用来自大西洋的信号提高我国南方冬季天气气候的中期天气预报能力。本研究由我实验室海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队核心成员李秀珍教授、周文教授，中山大学博士生王萌、硕士生覃冬妃，复旦大学温之平教授，广东省气候中心赵媛共同完成，并分别于2024年4月和9月在期刊Journal of Climate、Climate Dynamic上发表。
本研究得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室、南方海洋实验室创新团队建设经费等的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1007/s00382-024-07176-4（阅读论文请点击阅读原文）
