冷空气爆发是东亚冬季最常见的极端天气气候事件之一，通常伴随着气温骤降、大风和大范围雨雪天气，严重影响交通、农业、生活及工业生产。东亚冷空气爆发受多种因素调控。如乌拉尔山脉和鄂霍次克海附近的阻塞高压可以引导冷空气向南爆发。再如，海表温度和北极海冰变化可以通过调节大气环流，进一步影响冷空气爆发事件的发生。此外，平流层异常变化信号可以向下传播至对流层，进而影响东亚冷空气爆发。然而，东亚冷空气爆发事件类型是多样的，尚不明确各类型冷空气爆发事件是否具有不同的平流层预兆信号。

大气科学学院中层大气科学团队张晓祺博士、饶建教授联合国内外学者，采用三维冷空气爆发检测算法，客观识别了东亚地区的冷空气爆发事件；并依据冷空气爆发路径，采用k-means聚类方法，对东亚冷空气爆发进行分类。1979年至2017年共有106次冷空气爆发事件，可以划分为三种不同类型：南方型、混合型和北方型。南方型冷空气爆发事件发生次数最少，持续时间最短，其特征为欧洲及北亚沿海地区出现较弱的暖异常，冷异常则集中在中国南部。混合型发生频率最高且持续时间最长，表现为欧亚大陆最广泛且最强幅度的冷异常，冷异常在东亚地区分布较为均匀。北方型特征为东北亚地区出现冷异常，东亚南部的温度变化较弱（图1）。

东亚冷空气爆发强度的减弱趋势主要归因于混合型的长期变化。不同类型冷空气爆发事件的温度异常分布及环流特征表现出多样性，其中南方型与强极地平流层涡旋背景态有关，而混合型和北方型则与弱极地涡旋背景态有关。在这些平流层背景条件下，即使波活动相似，对流层高空环流异常仍存在差异，导致东亚地区冷异常的范围和强度各不相同。研究结果为理解东亚冷空气爆发的多样性提供了重要依据，对于提升相关气象风险灾害的预报具有重要意义。

图1. 在东亚冷空气爆发期间，2米气温（t2m）的异常（阴影，单位：℃），（a）所有事件，（c）南方型，（e）混合型以及（g）北方型。红色框表示东亚地区（100-145ºE，20-50ºN）。（b、d、f、h）与（a、c、e、g）相同，但为所有事件和各类事件的频率（蓝色实线）和总天数（红色实线）。

文章已在《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》期刊发表：

Zhang, X., Rao, J.*, Garfinkel, C. I., Son, S.‐W., He, B., and Liu, Y., 2025: Classification of cold air outbreaks in East Asia and potential stratospheric harbingers. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 130, e2024JD043199. https://doi.org/10.1029/2024JD043199.