东亚地形如何调控平流层极涡？传统认知中，东亚地形是全球最重要的行星波源区之一，其存在可显著减弱北半球冬季平流层极涡的强度，并调控其形态。近期南京信息工程大学2023届雷丁学院本科生杨钦兰（第一作者）、虞越越教授，深圳市国家气候观象台高级工程师夏昕等人，通过数值实验，系统量化了地形高度逐步变化引起的平流层极涡强度的“非线性”响应，深化了对地形-极涡动力耦合机理的理解。

该研究采用 WACCM4 模式设计了七组东亚地形高度逐步降低的敏感性试验，地形从控制试验（真实地形）依次削减至4000m、3000m、2000m、1500m、1000m 和 500m。主要结论如下：

（1）平流层极涡强度对地形高度降低的响应呈现显著的非线性特征，而非简单线性关系，存在“增强减弱再增强”三个阶段，并在约3000米和1500米高度处出现两个关键转折点（图1）。

（2）极涡强度的非线性响应主要源于气流过山方式的阶段性转换及其对下游环流与波动的调制（图2），具体机理如下：首先，在从控制试验降低至 3000 m 的“高地形”情形下，过山气流仍以绕流为主，但绕流强度有所减弱，其北支强度减弱，在西太平洋下游激发反气旋异常，抑制东亚大槽，使行星波上传减弱，导致平流层极涡增强。其次，在从3000m降低至 1500 m 的“中地形”情形下，绕流持续，但随着青藏高原与蒙古高原高度接近，二者共同作用使绕流北扩，在东亚下游激发气旋异常，加深东亚大槽，行星波上传增强，从而使平流层极涡减弱。最后，在从1500m降低至 500 m 的“低地形”情形下，爬坡效应逐渐主导，但因整体地形显著降低，背风槽很弱，下游再次转为反气旋异常，抑制东亚大槽与行星波上传，平流层极涡因此再度增强。

（3）在东亚地形高度降低过程中，波1的贡献始终显著大于波2，这导致冬季位移型平流层爆发性增温（SSW）事件的发生频率比分裂型更高。并且位移型SSW频率的演变，与平流层极涡强度的非线性响应过程高度吻合。

文章信息：

Yang, Q., Yu, Y., Xia, X. et al. Dynamical effects of East Asian topography on the northern hemisphere stratospheric polar vortex in winter. Clim Dyn 63, 405 (2025). https://doi.org/10.1007/s00382-025-07903-5

图1: 纬向平均气温与纬向平均纬向风场的气候态分布。(a) 为控制试验（CTL）；(b)-(h) 为相邻试验之间或相对于控制试验的差值场，分别表示 EA500-CTL、EA4000-CTL、EA3000-EA4000、EA2000-EA3000、EA1500-EA2000、EA1000-EA1500 以及 EA500-EA1000。阴影表示气温（单位：K），等值线表示纬向风（单位：m s⁻¹）。虚线表示绕极急流最强的位置。(b)-(h) 中所有差值场均通过学生t检验的 95% 置信水平，并共用同一色标。

图2: 500 hPa 风场（矢量，单位：m s⁻¹）及纬向风分量（阴影，单位：m s⁻¹）。(a) 为控制试验（CTL）；(b)-(g) 为相邻试验之间的差值场，分别表示 EA4000-CTL、EA3000-EA4000、EA2000-EA3000、EA1500-EA2000、EA1000-EA1500 以及 EA500-EA1000。(b)-(g) 中的等值线和阴影均通过 95% 置信水平检验，并共用同一色标。所有图像的纬度范围起始于 15°N。