越来越多的研究揭示平流层过程对对流层天气气候有重要影响，其中平流层极涡（SPV）对北半球大陆地表气温（SAT）的影响及机理受到了较多关注。但以往研究侧重平流层极涡在北美或欧亚大陆北部天气气候中的作用，较少研究从年际变化角度探讨热带和北极平流层过程与亚洲上空地表气温的协同关系。我院胡定珠教授团队围绕热带和极地平流层过程对亚洲SAT的协同影响及机理展开研究，相关成果发表于Journal of Geophysical Research、Climate Dynamics。

研究表明，早冬SPV与晚冬亚洲SAT存在显著负相关关系，即SPV强（弱）对应亚洲冷（暖），且该关系是独立于北极涛动存在的（图1）。SPV对亚洲SAT的影响并非通过辐射过程实现，而是与对流层环流异常有关。早冬强SPV信号通过“向下控制”原理下传至大西洋，减弱东北大西洋-东欧-亚洲三极子型遥相关波列，使得从北大西洋向亚洲传播的行星波减弱，进而引起亚洲地区负位势高度异常和气旋性环流异常。这些环流异常伴随的异常偏北风有利于高纬度的冷空气向亚洲输送，最终导致亚洲地表降温。

图1 1979-2022年间12-1月SPV指数回归的（a）12-1月和（b）2月SAT异常的空间分布。（c）同（b），但为剔除2月AO信号的结果。打点区域为能通过95%显著性检验的区域。（d）标准化的12-1月SPV和2月东亚（绿虚线框，20°–45°N, 50°E–120°E）SAT指数时间序列，右上角数字为二者相关系数。

进一步针对热带准两年振荡（QBO）在SPV和欧亚大陆SAT间关系中的作用及机制展开研究。结果表明，与SPV相关的欧亚大陆SAT在 QBO不同位相下存在差异。强SPV年（SSPV）背景下，与QBO西风位相（WQBO）相比，欧亚大陆SAT异常在QBO东风位相（EQBO）下呈南冷北暖型；而在弱SPV年（WSPV）背景下，则呈东北部冷西南暖型。平均而言，SPV和QBO对欧亚大陆SAT异常的贡献分别为29%和13%。研究还揭示，不同SPV背景下，QBO不同位相间欧亚大陆SAT异常主要与QBO不同位相引起的行星波传播及对流层环流异常有关（图2）。与WQBO相比，EQBO一方面通过Holton-Tan效应导致SPV减弱，另一方面通过次级环流导致对流层顶附近经向温度梯度异常引起SSPV（WSPV）年副热带急流加强（向南移动）。二者协同导致SSPV（WSPV）年低纬度波导增强（减弱） 。

图2 （a）SSPV和（b）WSPV背景下早冬EQBO（相比WQBO）调节SPV与欧亚大陆SAT关系相关物理过程示意图。

文章信息：

Hu, D.*, J. Yang, H. Zhang, R. Mo, Z. Guan, 2024: Influences of stratospheric Arctic vortex on surface air temperature over Asia. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129, e2024JD040866. https://doi.org/10.1029/2024JD040866

Mo, R., D. Hu*, 2024: Modulation of QBO on the relationship between stratospheric polar vortex and surface air temperature over Eurasia during early winter. Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-024-07308-w