过去的十几年中，北半球中纬度地区频繁遭受极端冷事件的袭击（如：2008年我国南方雪灾、2016年“霸王”级寒潮、2018年欧洲“野兽”级寒潮），这些事件造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失。以往的研究表明，北极海冰的急剧减少是这些极端冷事件的成因之一，但是这两者的联系到目前为止仍存在很大的争议和很多未解决的问题。最近的研究表明，贯穿整个北极对流层（距地面10公里以下）的增温异常，即深增温，能够激发较强的冬季中纬度降温，而被限制在极地近地面的增温异常，即浅增温，造成的降温则较弱。因此，北极增温垂直结构可能是北极海冰与中纬度天气气候联系的关键，然而海冰与上述北极增温垂直结构的联系目前还未被澄清。此外，以往的研究指出，平流层（距地面10-50公里）与对流层大气的相互作用在海冰与中纬度天气气候的联系中扮演了重要的角色，但这种相互作用在海冰对北极增温垂直结构的可能影响中起到的作用目前也没有定论。
为解决上述问题，近日，兰州大学大气科学学院田文寿教授研究团队及国外合作者在《npj Climate and Atmospheric Science》（气候与大气科学）发表题目为“Important role of stratosphere-troposphere coupling in the Arctic mid-to-upper tropospheric warming in response to sea-ice loss”（平流层-对流层耦合在海冰减少造成的北极中上对流层增温中的重要作用）的科研论文，发现了北极海冰减少与北极增温垂直结构的联系及平流层大气反馈在其中的重要贡献。
研究发现，随着北极海冰的减少，北极地区会出现导致北极深增温（见图1a-c）。研究还发现，而当不考虑平流层大气的反馈时，海冰减少导致的北极增温被限制在了对流层低层，即浅增温（见图1d），这表明平流层-对流层相互作用在海冰导致的北极深增温中起到了重要的作用。他们的研究一方面揭示了平流层大气的反馈在北极增温中重要性，也为近些年提出的北极海冰与中纬度天气气候的联系提供了新的科学证据，有助于利用北极海冰和平流层过程提高极寒天气的短期气候预测水平。该论文的第一作者为兰州大学大气科学学院博士研究生徐勉，通讯作者为田文寿教授和张健恺教授。
该研究成果得到了国家自然科学基金项目（42071296和41930111）及中央高校基本科研业务费专项资金（lzujbky-2022- 09）资助。
成果链接：https://www.nature.com/articles/s41612-023-00333-2
图1. （a）从ERA-5再分析资料得到的1979-2020年BKS海冰密集度回归冬季纬向平均气温的回归系数分布，并乘以BKS低海冰年份和高海冰年份密集度之差。（b）PAMIP多模式大集合模拟得到的pdSST-futBKSeasSIC和pdSST-pdSIC两个实验冬季纬向气温之差。分别从（c）自由运行和（d）nudge北极平流层极涡的SC-WACCM模式BKS低海冰和高海冰实验冬季纬向气温之差。黑色网格区域表示差异通过了90%水平的Bootstrap重采样检验。
（原题：《兰州大学研究团队发现平流层大气反馈对北极深厚增温具有重要贡献》）
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