近日，中国科学院海洋研究所王凡团队联合中国科学院大气物理研究所罗德海团队在JCR一区Atmospheric Research发表最新研究成果，揭示了秋季喀拉海-东西伯利亚海（Kara-East Siberian Sea, KESS）海冰减少有利于增强冬季乌拉尔阻塞以及欧亚大陆高纬度冷异常的物理机制，为冬季欧亚大陆高纬度气温变化的季节预测提供新的理论支撑。
在全球变暖的大背景下，近几十年，北极增暖速度是全球平均的3倍以上，北极海冰急剧减少。以往研究表明，北极海冰减少与欧亚和北美大陆的极端寒冷天气密切相关。不仅冬季海冰会影响同期欧亚大陆极寒天气，秋季海冰也是冬季欧亚大陆气温变化重要的先兆因子。但秋季海冰对冬季欧亚大陆气温的影响并不稳定。北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation, NAO）被认为是联系秋季海冰与冬季中纬度气候的重要媒介，很多模式却无法重现负位相NAO对秋季海冰减少的响应。因此NAO作为媒介的观点并不稳健。此外秋季海冰变化的区域敏感性也是冬季气候响应不稳定的关键原因之一，所以划分区域来研究海冰变化的影响是非常必要的。2020年秋季北极海冰减少至1979年以来历史第二低值，KESS区域海冰却打破最低值记录。中国科学院大气物理研究所姚遥等人（2021）发现，KESS海冰异常减少可通过影响乌拉尔阻塞（Ural Blocking, UB）促成了当年12月至次年1月中国的极端低温事件。但这只是个例分析，秋季KESS海冰影响冬季欧亚大陆气温是否具有普适性还不清楚。
研究团队通过分析观测数据和进行敏感性试验发现，秋季KESS海冰减少有利于增强冬季UB事件的强度并延长它的生命周期，进而降低欧亚大陆高纬度气温。秋季KESS海冰减少会激发上传行星波，减弱平流层极涡。弱极涡维持到冬季，引发下传行星波，减弱了乌拉尔地区的纬向风和经向位涡梯度。根据罗德海等人（2000，2014，2019）的非线性多尺度相互作用理论模型，经向位涡梯度减小，阻塞非线性增强，频散性减弱，能维持更长的生命周期。因此，弱的纬向风和经向位涡梯度为UB的发展和维持提供了有利的背景环流条件。不仅如此，冬季持续发生的UB在2月下旬激发向上行星波，与弱极涡形成一个正反馈，有利于信号继续向春季传递，或许能为秋季北极海冰影响春季中纬度大陆气候提供新思路。
论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士后宋元元，通讯作者为中国科学院大气物理研究所姚遥副研究员，合作者还有罗德海研究员和李元龙研究员。该研究得到了国家自然科学基金（42375061，41975068，42150204和42288101）的资助，以及国家重大科技基础设施建设项目“地球系统数值模拟装置”（寰）的支持。
论文信息：Yuanyuan Song, Yao Yao, Dehai Luo, Yuanlong Li, 2023: Loss of autumn Kara-East Siberian Sea ice intensifies winter Ural blocking and cold anomalies in high latitudes of Eurasia. Atmospheric Research. 295: 107038. doi: 10.1016/j.atmosres.2023.107038.
