科研進(jìn)展
海-氣耦合放大北極海冰消融對(duì)歐亞冬季寒潮的影響研究獲新進(jìn)展
近十年來(lái)，歐亞大陸冬季頻繁遭遇極端寒潮事件，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重威脅。以往研究多將寒潮頻發(fā)歸因于北極海冰消融，但基于大氣模式模擬的降溫信號(hào)遠(yuǎn)弱于實(shí)際觀測(cè)結(jié)果。近年來(lái)也有研究強(qiáng)調(diào)大氣內(nèi)部變率的主導(dǎo)作用，然而大多忽略了海–氣耦合過(guò)程的影響，可能低估了海冰消融的實(shí)際貢獻(xiàn)。
中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合英國(guó)?？巳卮髮W(xué)James Screen教授和蘭州大學(xué)田文壽教授團(tuán)隊(duì)等，揭示了海–氣耦合過(guò)程在北極海冰消融引發(fā)歐亞冬季寒潮中的關(guān)鍵作用，指出其在歷史時(shí)期（1979–2020年）顯著放大了海冰消融導(dǎo)致的寒潮強(qiáng)度。
研究通過(guò)對(duì)比僅考慮大氣過(guò)程的大氣模式試驗(yàn)與包含海–氣耦合過(guò)程的全耦合模式試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，全耦合試驗(yàn)成功再現(xiàn)了與觀測(cè)接近的寒潮降溫信號(hào)，而大氣試驗(yàn)中的響應(yīng)則十分微弱。
進(jìn)一步分析表明，海冰消融通過(guò)海–氣耦合過(guò)程引發(fā)北大西洋和北太平洋海表升溫異常，促進(jìn)大氣向極地輸送更多熱量，引起北極深增溫現(xiàn)象，激發(fā)了向歐亞大陸傳播的羅斯貝波列，進(jìn)而增強(qiáng)了西伯利亞高壓、東亞大槽及阿留申低壓等環(huán)流系統(tǒng)，為寒潮爆發(fā)提供了有利條件。
研究指出，到本世紀(jì)末隨著海冰進(jìn)一步消融，海–氣耦合過(guò)程所帶來(lái)的熱力學(xué)增溫將掩蓋動(dòng)力過(guò)程導(dǎo)致的降溫，從而削弱海冰消融與寒潮事件之間的關(guān)聯(lián)。
該研究為提高極端寒潮的延伸期預(yù)報(bào)能力、強(qiáng)化防災(zāi)減災(zāi)措施提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)，也為深入理解全球變暖背景下北極快速變化及其氣候反饋機(jī)制提供了新視角。
該研究成果在國(guó)際知名期刊 npj Climate and Atmospheric Science上以Article形式發(fā)表了題為Ocean-atmosphere coupling enhances Eurasian cooling in response to historical Barents-Kara sea-ice loss的研究論文。得到甘肅省重大科技項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41612-025-01211-9
從ERA-5再分析資料（a）、僅考慮大氣過(guò)程的大氣模式試驗(yàn)（b）及包含海-氣耦合過(guò)程的全耦合模式試驗(yàn)（c）得到的歷史時(shí)期海冰消融導(dǎo)致的冬季地表氣溫異常（K）。（d）為全耦合模式試驗(yàn)與大氣模式試驗(yàn)結(jié)果之差
