2022/23年冬季，北极平流层发生了三次频繁的扰动，为近30年来首次（图1）。三次扰动中，2023年2月16日爆发了SSW事件。在如此频繁的平流层扰动期间，平流层-对流层耦合特征是怎样的？前期的主要背景状态又如何？
近日，中层大气科学研究团队博士研究生陆倩、饶建教授、施春华教授与中国科学院大气物理研究所任荣彩研究员、刘屹岷研究员合作，深入研究并报道了2022/23年冬季的平流层极端事件。他们的研究成果Stratosphere-troposphere coupling during stratospheric extremes in the 2022/23 winter发表于地学Top期刊《Weather and Climate Extremes》（IF=8.0）。
研究发现2022年12月7日前后，在乌拉尔山高压脊增强和东亚大槽加深的共同作用下，短暂而强烈的行星波2波脉冲信号从对流层上传至平流层，平流层极涡变形拉长，强度减弱。在第一次平流层扰动发生之后，欧亚大陆和北美大陆出现了强烈的冷异常。2023年1月28日发生了一次弱的偏心型SSW事件，行星波1波和2波交替加强出现，造成持久的强涡热通量脉冲。强涡动热通量脉冲累计效应引发平流层再次扰动，而第二次扰动的下传影响较弱。第三次扰动发生在2月16日，平流层爆发了一次强SSW事件，而后北美大陆被大范围的异常冷空气覆盖，一直持续至三月底。在三次扰动中，剩余环流明显增强，极地平流层下层的水汽和臭氧也随之明显偏多（图2）。
图1 近30年北半球冬季平流层扰动日数和次数时间序列
2022/23年冬季平流层频繁扰动伴随着巴伦支-拉普捷夫海冰的大范围消融和热带太平洋的拉尼娜现象，二者分别有利于增强行星波1波和2波的振幅强度。此外，在强SSW发生的两周前，MJO也发展到了4-6位相，印太对流增强可以激发出异常的波列调制行星波的振幅强度，进一步触发强SSW的发生。研究成果对于揭示平流层频繁扰动期间平流层-对流层耦合对近地面以及平流层物质输送的影响方面有重要科学意义。
图2 2022/23年冬季平流层扰动特征
(a) 10 hPa三个纬度纬向平均纬向风演变；(b) 10 hPa纬向平均纬向风异常的纬度-时间演变；(c) 70°N 纬向平均纬向风异常的高度-时间剖面；(d) 10 hPa上60到80°N的温度梯度时间演变；(e) 10 hPa纬向平均温度异常的纬度-时间演变；(f) 极冠区面积加权平均的温度异常的高度-时间剖面；(g) 标准化极冠区高度异常的高度-时间剖面。
论文信息：
Lu Q., J. Rao*, C. Shi, R. Ren, Y. Liu, S. Liu.2023: Stratosphere-troposphere coupling during stratospheric extremes in the 2022/23 winter. Weather and Climate Extremes. 42(2023):100627. https://doi.org/10.1016/j.wace.2023.100627
