北极平流层极涡在平流层-对流层耦合中起着关键作用，也是平流层影响对流层天气气候的一个重要系统。以往研究表明平流层极涡变化对中纬度大陆寒冬和冷空气爆发有重要影响。因此了解和预测北极平流层极涡的变化对进一步理解平流层-对流层耦合和提高对流层短期气候预测水平有重要科学意义。近期，我院胡定珠老师、管兆勇教授等利用资料诊断结合数值模式，针对北极平流层极涡的年代际变化及其与北大西洋海温的动力联系展开研究并取得新进展，相关成果发表于Climate Dynamics.

该研究结果表明，北大西洋海温异常与北极平流层极涡之间存在显著的年代际关系，北大西洋第一模态有关的暖(冷)SSTAs对应一个减弱(增强)的北极平流层极涡。正的北大西洋SSTAs主要通过两个动力过程导致北极平流层极涡减弱:(1)北大西洋海温通过引起大西洋脊和太平洋槽的环流异常，该异常伴随着北大西洋负的NAO型及太平洋减弱的阿留申低压。这些环流异常对高纬度地区产生一定程度的干扰；(2)更多的行星1波通过改变北极上空纬向平均背景状态的斜压项和改变北极对流层顶附近的传播条件而传播到北极平流层。再分析和数值模拟结果都表明，在北大西洋暖SSTAs作用下，高纬度对流层波强度增强和行星1波向上传播增强，共同促成了北极平流层行星波通量的增加，从而进一步导致北极平流层极涡减弱。该研究结果为进一步理解什么动力过程控制北极极涡提供一个新的认识，同时也对北极平流层的年代际预算有一定的指示意义。

FIG. 1. (a) Time series of the normalized PC1_NA index (black dashed line) and 50 hPa PCH index from the NCEP1 dataset (red dashed line) for the period 1958–2018 and the 11-year running averages (thick solid lines) in DJF. (b) Same as (a), but the 50-hPa PCH index from the JRA55 dataset.

FIG. 2. Anomalies in the 50 hPa geopotential height (shading) and horizontal winds (vectors; only the values significant at/above the 95% confidence level are shown) derived from the (a) JRA55 and (b) NCEP1 datasets regressed on the normalized PC1_NA index during DJF in the time period 1958–2018. (c) Same as (a, b), but for the differences in geopotential height (shading; units: 102 gpm) and horizontal winds (vectors) between the sensitive run and control run. The values in stippled areas are significant at/above the 95% confidence level.

参考文献

Hu, D., Y. Guo, Z. Tan, Z. Guan, 2019: Dynamical connection between the stratospheric Arctic vortex and sea surface temperatures in the North Atlantic. Climate Dynamics, 32, 6979–6993, https://doi.org/10.1007/s00382-019-04971-2