气候变化下极端寒潮的频繁发生引起了人们的广泛关注，如何提取极端寒潮的关键环流特征并理解其背后的动力学机理是当下研究的一个重点。施宁教授团队基于1958-2021年日本再分析日数据集，使用新的动力学变量——局部有限振幅波活动（LWA），从天气气候学的角度探讨了中国东部极端寒潮的前兆信号、爆发条件和关键动力学机理。
统计结果表明，大约40%的极端寒潮具有以下两个重要环流特征：（1）在极端寒潮爆发的前4天左右，巴尔喀什-贝加尔湖地区会出现显著的LWA正异常，这是一个明显的前兆信号（图1a），它对应着经向增强的环流特征，这伴随着冷空气逐渐在欧亚大陆中高纬地区堆积。（2）上述LWA正异常逐渐增强并东移至贝加尔湖以东，形成局的极端LWA异常（超过95%百分位，图1d）。通过对比不同类型的寒潮后可发现，贝加尔湖以东出现极端LWA异常是爆发极端寒潮的必要条件。该地区的极端LWA正异常对应着东亚大槽的经向增强，它引导前期堆积的冷空气向我国东部地区平流，从而形成极端寒潮。
在贝加尔湖以东地区LWA正异常的形成机理上，大致以120oE为界分为两个部分（图2），它们分别与不同的动力学过程相联系。其以东部分主要归因于纬向LWA通量辐合（图2b，它主要是由无扰动时的纬向风场所带来的纬向LWA通量辐合以及扰动的非线性作用而形成），而其以西部分则主要由经向涡动热通量的辐合（图2d）所引起。
本研究表明，LWA可作为我国极端寒潮一种可行的监测和预测因子。
图1 极端寒潮事件的合成LWA异常. (a) 第-1时期（盛期前4天的平均）, (b)第0时期（盛期前后共4天的平均）. 单位：m/s. 灰色阴影区为置信水平达95%的显著异常.
图2 从第-1至第0时期的时间积分后LWA收支项. (a) LWA变化, (b) 纬向LWA通量辐合，（c）经向涡动通量辐散，（d）经向涡动热量通量辐合，（e）非绝热加热作用，（d）剩余项. 单位：m/s/day. 黑色打点区为置信水平达95%的显著异常. 黑色虚线框标示出贝加尔东部地区，中间虚线将其进一步分割成东、西两部分.
文章信息：
Shi Ning, Samuel Ekwacu, Siyi Fu, Jian Song, and Shaoying Xing, 2023: Features of Local Finite Amplitude Wave Activity during Extreme Cold Waves over Eastern China. Journal of Climate, doi:10.1175/JCLI-D-22-0682.1.
网址：https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/aop/JCLI-D-22-0682.1/JCLI-D-22-0682.1.xml
