第九届青年地学论坛

等熵大气质量环流是半拉格朗日观点下的大气经向环流理论模型。一方面，其异常变化可定量表征冷、暖空气的经向输送强度，从而揭示以“暖极地-冷中纬”为主要特征的寒潮低温事件的具体物理过程；另一方面，其低层向赤道冷支往往通过深厚的大尺度行星波与高层向极地暖支相耦合，其耦合变化特征可以揭示寒潮低温过程中平流层极涡的可能作用。本文从等熵大气质量环流的角度研究了2020/2021冬季破纪录的、连续发生的极端低温事件的具体过程，探讨了拉尼娜、温带暖海温异常、秋季海冰异常、平流层爆发性增温 (SSW) 在其中的可能作用。主要结论有：

i）2020年12月底-2021年1月初东亚极端低温：发生在东亚的两次极端低温事件与东亚冷空气路径上向南冷空气质量输送异常加强有关，其主要是受到了秋季北极海冰异常偏少的调控。同期在东北太平洋异常暖海温的调控下，北美路径上的冷空气输送减弱，使得北美在初冬异常偏暖。“东亚冷-北美暖”温度分布（尤其是海冰相关部分）伴随的行星波1波向上传播，导致等熵大气质量环流的平流层向极暖支同时加强，极地平流层的暖空气质量增加，导致1月4日发生偏心型SSW。SSW发生时平流层暖空气质量增加，这又反过来加强地面高压，使得1月初的东亚极端低温事件相比12月底的事件偏强、持续时间偏长。

ii) 2月北美低温：SSW发生后调控波动上传的经度窗口，使得暖空气在2月仅能从北美地区集中进入极区平流层，显著增强北美高压，从而使得低层向赤道冷支在北美地区加强，促进北美极端低温事件发生在SSW爆发之后。此外，北美大陆两侧的温带暖海温异常也使得冷空气更易输送至北美大陆，有利于2月份极端低温事件的发生。