平流层爆发性增温（SSW）是大气中的最为极端的气象事件之一，发生时极地平流层温度可升高数十摄氏度，副极地纬向风由西风转为东风。SSW发生后，平流层环状模逐渐向低值位相转变，该异常信号在接下来的数周内向下传播，并可在对流层持续1-2月有余，影响冬季气候。在北半球，SSW地面影响表现为北大西洋和欧亚冷空气爆发频率增加，格陵兰和加拿大东部异常偏暖，南欧和东亚降水增强。在南半球，SSW爆发后，澳大利亚干旱和野火发生几率增加。然而，并非所有SSW事件都会引发典型的对流层响应，SSW可分为向下传播或非向下传播两类。影响SSW向下传播的关键因素包括SSW类型、涡旋形态、SSW前对流层波动强度、异常持续时间及波动反射吸收特性等。研究显示，约40%的地面影响源自平流层低层，其余由对流层状态调控。自2013年季节至次季节预测项目（S2S）启动以来，平流层下传至对流层影响的预测性能得到评估，约有三分之二的SSW具有明显的地面响应，但部分地面异常可能源于对流层原始异常而非平流层信号。2022/23冬季北半球中纬度出现大范围雨雪，但其与平流层扰动的关联及平流层扰动对大范围雨雪天气预报的作用仍不清楚。

大气科学学院中层大气科学团队饶建教授、张晓褀博士等人基于ERA5再分析资料与S2S实时预报，重点探讨了2022/23冬季特别是2023年2月SSW事件的平流层扰动预测。通过对北半球环状模指数（NAM）及环流异常的诊断，结果表明在三个阶段内平流层-对流层耦合增强，驱动地表极端事件发生。2023年2月SSW主要由平流层低层增强的波活动引发。在平流层-对流层耦合增强期间，亚洲、北美中纬度出现显著冷异常，东北亚、北大西洋表现出复合性湿冷异常（图1）。中纬度平流层极涡及对流层极涡边缘的暴雪事件频率显著增加。不同初始时次的预报捕捉到两组SSW事件，其中一组位于中期预报时间范围内(1-2周)，另一组则远超SSW典型预报能力(4-6周)。耦合较强阶段的降水和暴雪预报技巧更高，空间分布更接近观测，模式中对流层极涡向赤道延伸区域暴雪活动更为活跃。然而，模式普遍高估了SSW的对流层的响应，倾向于在中纬度极涡边缘预测更多暴雪。预报SSW较准确的模式通常能够较好地再现SSW发生及其后期北美大陆的冷异常。

图1. 对于四个时段（分别为P3至P6，见第一至第四行）在四个初始时次（分别为2023年1月5日、12日、19日和26日，见第一至第四列），S2S模式对近地面气温异常（单位：℃）的预报。如果适用，近地面气温异常预报与ERA5再分析之间的空间相关系数显示在右上角。

文章已在《Climate Dynamic》期刊发表：

Rao, J.*, C. I. Garfinkel, X. Zhang, and Q. Lu, 2025: Subseasonal to seasonal (s2s) prediction of continental cold following the sudden stratospheric warming in the 2022/23 winter. Climate Dynamic, 63: 75, https://doi.org/10.1007/s00382-024-07582-8.