从位涡梯度的角度研究北极增暖对大气壅塞的影响

　　近二十年来冬季北极明显的增暖，而东亚明显地变冷并且极寒气候频发。已有的研究注解东亚变冷是与乌拉尔壅塞频繁发生密切相干。然而北极增暖（重要是巴伦支-喀拉海）是如何引起乌拉尔壅塞的转变而影响中纬度极寒气候，这是一个没解决的难题。

　　近期，中国科学院大气物理研究所罗德海研究员与博士研究生陈晓丹、纽约州立大学的Aiguo Dai教授、墨尔本大学的Ian Simmonds教授合作，从能量频散和非线性强度的角度出发，诠释了北极增暖如何影响大气壅塞的生命周期。首先，罗德海研究员等人从其壅塞理论模型出发，提出了壅塞体系的举动依靠于壅塞的能量频散和非线性强度。可以发现壅塞的能量频散正比于位涡(PV)的经向梯度，而壅塞的非线性强度反比于位涡的经向梯度。当位涡梯度较小时，壅塞体系的能量频散削弱，非线性强度加强，有利于壅塞体系的维持。反之，当位涡梯度较大时，壅塞体系的频散加强，非线性强度削弱，不利于壅塞体系的维持。因此北极增暖，可以通过改变西风的水平结构和强度而改变位涡的经向梯度，从而影响中高纬度壅塞的维持。这为北极增温顺中纬度极端气候之间的联系的研究提供了新的视角。

　　如图1所示，在北极冷的情况下，中纬度欧亚地区的位势涡度低，而严寒的高纬度(如巴伦支-喀拉海区域)位势涡度高，位涡的经向梯度大。这时壅塞体系的能量频散强，而非线性弱，不利于壅塞维持，对于这种情况，强的极寒气候很难发生。而当北极海冰削减 或北极增暖时，位涡经向梯度较小，壅塞的频散性较弱而非线性较强，有利于长生命壅塞的产生，从而产生强的极寒气候。

　　该研究已被刊登在《Journal of Climate》。

　　论文信息：Luo, D., X. Chen, A. Dai, and I. Simmonds, 2018: Changes in Atmospheric Blocking Circulations Linked with Winter Arctic Warming: A New PerSPEctive. J. Climate, 31,7661–7678, 

图1. 北极增暖通过影响位势涡度（PV）经向梯度来调制乌拉尔壅塞的生命周期。