平流层爆发性增温事件（SSW）是冬季平流层中最重要的异常扰动之一，其发生往往伴随着极涡减弱甚至破裂，并可进一步影响对流层天气气候变化。已有研究表明，部分SSW事件能够通过平流层和对流层相互作用向下传播，对北半球中高纬地区寒潮、降水以及大尺度环流异常产生持续影响。然而，不同SSW事件的下传影响存在明显差异，其区域响应特征及相关动力过程仍有待进一步认识。

南京信息工程大学大气科学学院中高层大气环境研究团队硕士研究生陆容钊、饶建教授等人，基于ERA5再分析资料和模式历史模拟数据，对SSW事件进行了系统分类研究，并重点分析了不同类型SSW事件的下传影响及其动力学特征。研究共识别出ERA5中的52次SSW事件以及CESM2-WACCM三组历史试验中的273次SSW事件，其中分别有33次和119次事件表现出明显的向下传播特征。具有向下传播特征的SSW事件（DW）可进一步分为三类：主要影响欧亚大陆的EA型、主要影响北美的NA型，以及同时影响欧亚和北美的BOTH型。不同类型DW事件在近地面温度异常分布、环流结构以及冷空气活动路径上存在显著差异。

研究结果表明，DW事件发生后，负位相NAM信号会由平流层逐渐向下传播至对流层，形成典型的“滴漆（dripping-paint）”传播结构，而非下传型事件（NDW）则难以形成持续的近地面响应。其中，BOTH型和EA型事件的负NAM信号持续时间更长，而NA型事件则表现出更强但持续时间较短的下传特征。

图1. （a-c）三种下传型事件（DWs）和（d）非下传事件（NDW）的NAM指数综合演变。（a）BOTH型，（b）EA型，（c）NA型和（d）非下传事件（NDW）。再分析结果在图示字母后用“1”表示，模型模拟结果用“2”表示。单位为标准差。虚线轮廓表示（a）BOTH和NDW之间的差异（BOTH - NDW），（b）EA和NA之间的差异（EA - NA）。黑线表示差异（轮廓线）达到95%显著性水平。

DW事件通常伴随着极区异常高压发展，并向中纬度地区扩展，从而有利于冷空气向南爆发。其中，不同类型DW事件中极区异常高压的位置和形态存在明显差异，这也是导致其地表气候影响区域不同的重要原因。不同类型SSW事件对应的高位涡异常所指示的冷空气活动路径存在显著差异。BOTH型事件期间，来自北极地区的高位涡冷空气分别向欧亚大陆和北美南下；EA型事件中，冷空气主要沿欧亚路径向东传播；NA型事件则表现为高位涡异常向北美方向输送。这表明，不同类型SSW事件对应着不同的大尺度环流配置和冷空气传播路径。

图2. （a, e）为BOTH、（b, f）为EA、（c, g）为NA、（d, h）为NDW的100 hPa合成位势高度距平（等高线；单位：gpm）和海平面气压距平（填色；单位：hPa）。数据集来自：（a1-h1）ERA5和（a2-h2）CESM2-WACCM的历史模拟。合成数据基于40天间隔的平均值。点表示使用t检验得出的95%置信水平上的合成距平。

此外， SSW事件不仅影响冷空气活动，还会显著调制北半球冬季降水分布。DW事件发生后，大西洋中纬度及地中海地区降水增多，而高纬北大西洋降水减少，表现出明显的南北偶极型降水异常结构。

文章已在《Atmospheric Chemistry and Physics》期刊发表：

Lu, R. and Rao, J.*: Sorting sudden stratospheric warmings with the downward tropospheric influence using ERA5 and CESM2-WACCM, Atmos. Chem. Phys., 26, 3723-3742, https://doi.org/10.5194/acp-26-3723-2026, 2026.