海-气耦合放大北极海冰消融对欧亚冬季寒潮的影响研究获新进展
发表日期:2025-09-03来源：冰冻圈科学与全球变化研究室
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近十年来，欧亚大陆冬季频繁遭遇极端寒潮事件，对人民生命财产和社会经济发展造成严重威胁。以往研究多将寒潮频发归因于北极海冰消融，但基于大气模式模拟的降温信号远弱于实际观测结果。近年来也有研究强调大气内部变率的主导作用，然而大多忽略了海–气耦合过程的影响，可能低估了海冰消融的实际贡献。
中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室研究团队联合英国埃克塞特大学James Screen教授和兰州大学田文寿教授团队等，揭示了海–气耦合过程在北极海冰消融引发欧亚冬季寒潮中的关键作用，指出其在历史时期（1979–2020年）显著放大了海冰消融导致的寒潮强度。
研究通过对比仅考虑大气过程的大气模式试验与包含海–气耦合过程的全耦合模式试验发现，全耦合试验成功再现了与观测接近的寒潮降温信号，而大气试验中的响应则十分微弱。
进一步分析表明，海冰消融通过海–气耦合过程引发北大西洋和北太平洋海表升温异常，促进大气向极地输送更多热量，引起北极深增温现象，激发了向欧亚大陆传播的罗斯贝波列，进而增强了西伯利亚高压、东亚大槽及阿留申低压等环流系统，为寒潮爆发提供了有利条件。
研究指出，到本世纪末随着海冰进一步消融，海–气耦合过程所带来的热力学增温将掩盖动力过程导致的降温，从而削弱海冰消融与寒潮事件之间的关联。
该研究为提高极端寒潮的延伸期预报能力、强化防灾减灾措施提供了关键科学依据，也为深入理解全球变暖背景下北极快速变化及其气候反馈机制提供了新视角。
该研究成果在国际知名期刊 npj Climate and Atmospheric Science上以Article形式发表了题为Ocean-atmosphere coupling enhances Eurasian cooling in response to historical Barents-Kara sea-ice loss的研究论文。得到甘肃省重大科技项目、国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41612-025-01211-9
从ERA-5再分析资料（a）、仅考虑大气过程的大气模式试验（b）及包含海-气耦合过程的全耦合模式试验（c）得到的历史时期海冰消融导致的冬季地表气温异常（K）。（d）为全耦合模式试验与大气模式试验结果之差
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