科研進(jìn)展
海-氣耦合放大北極海冰消融對歐亞冬季寒潮的影響研究獲新進(jìn)展
近十年來(lái)，歐亞大陸冬季頻繁遭遇極端寒潮事件，對人民生命財產(chǎn)和社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展造成嚴重威脅。以往研究多將寒潮頻發(fā)歸因于北極海冰消融，但基于大氣模式模擬的降溫信號遠弱于實(shí)際觀(guān)測結果。近年來(lái)也有研究強調大氣內部變率的主導作用，然而大多忽略了海–氣耦合過(guò)程的影響，可能低估了海冰消融的實(shí)際貢獻。
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程全國重點(diǎn)實(shí)驗室研究團隊聯(lián)合英國?？巳卮髮W(xué)James Screen教授和蘭州大學(xué)田文壽教授團隊等，揭示了海–氣耦合過(guò)程在北極海冰消融引發(fā)歐亞冬季寒潮中的關(guān)鍵作用，指出其在歷史時(shí)期（1979–2020年）顯著(zhù)放大了海冰消融導致的寒潮強度。
研究通過(guò)對比僅考慮大氣過(guò)程的大氣模式試驗與包含海–氣耦合過(guò)程的全耦合模式試驗發(fā)現，全耦合試驗成功再現了與觀(guān)測接近的寒潮降溫信號，而大氣試驗中的響應則十分微弱。
進(jìn)一步分析表明，海冰消融通過(guò)海–氣耦合過(guò)程引發(fā)北大西洋和北太平洋海表升溫異常，促進(jìn)大氣向極地輸送更多熱量，引起北極深增溫現象，激發(fā)了向歐亞大陸傳播的羅斯貝波列，進(jìn)而增強了西伯利亞高壓、東亞大槽及阿留申低壓等環(huán)流系統，為寒潮爆發(fā)提供了有利條件。
研究指出，到本世紀末隨著(zhù)海冰進(jìn)一步消融，海–氣耦合過(guò)程所帶來(lái)的熱力學(xué)增溫將掩蓋動(dòng)力過(guò)程導致的降溫，從而削弱海冰消融與寒潮事件之間的關(guān)聯(lián)。
該研究為提高極端寒潮的延伸期預報能力、強化防災減災措施提供了關(guān)鍵科學(xué)依據，也為深入理解全球變暖背景下北極快速變化及其氣候反饋機制提供了新視角。
該研究成果在國際知名期刊 npj Climate and Atmospheric Science上以Article形式發(fā)表了題為Ocean-atmosphere coupling enhances Eurasian cooling in response to historical Barents-Kara sea-ice loss的研究論文。得到甘肅省重大科技項目、國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金等項目的資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41612-025-01211-9
從ERA-5再分析資料（a）、僅考慮大氣過(guò)程的大氣模式試驗（b）及包含海-氣耦合過(guò)程的全耦合模式試驗（c）得到的歷史時(shí)期海冰消融導致的冬季地表氣溫異常（K）。（d）為全耦合模式試驗與大氣模式試驗結果之差
