中亚低涡是造成中亚地区冷季极端降雪的关键系统，在过去近40年间中亚低涡引发的极端降雪频次与强度均呈现出显著的增加趋势，对中亚当地和下游的天气气候均产生了深远的影响。
近日，中心陆气相互作用团队张杰教授和博士生陈志恒等人在中亚低涡生成与加强的外强迫因子及机理研究领域取得新进展，相关的研究成果发表在国际期刊Climate Dynamics和Journal of Geophysical Research-Atmospheres上。
研究发现中亚低涡的主模态位于中亚西北部，在年际尺度上受到准定常波与瞬变波和瞬变涡旋共振的影响。瞬变波与前一个月北太平洋维多利亚海温模态和北大西洋中部异常海温均有所关联，前一个月维多利亚模态的两极海温结构配合热带海温的异常增暖有利于低层大气斜压性的加强，能够激发向上和东传的异常波能频散，进而加强了环球波列，该波列途经北大西洋抵达中亚，并在中亚西北部造成强的波能辐合，增强瞬变波槽，当其与准定常槽产生共振效应时，加深槽进而有利于形成切断型冷涡和中亚低涡。由于能量的耗散，北大西洋中部异常海温产生的斜压性加强可进一步激发出异常波动能量，其对上游能量频散和波列起到了“接力”和加强作用，进而对西北部中亚低涡起到显著的加强作用（如图1）。
该团队的研究还发现：东欧陆面的瞬变增温产生的天气尺度瞬变涡扰动是中亚低涡加强的另一重要原因。东欧陆面的瞬变增温增强了对流层下部的大气斜压性，它能够促进斜压能量增加和上传，并产生瞬变涡扰动；同时，陆面增温也能够增强对流层的暖平流与波脊，二者在中亚地区与瞬变波叠加，进一步促进中亚涡的形成和加强（如图2）。
图1. CESM模拟的敏感试验与控制试验的500hPa高度场的差值场 (gpm):(a) 前一月仅添加维多利亚模态的强迫; (b) 前一月同时添加维多利亚模态和北大西洋异常海温模态的强迫; (c) a, b两组数值试验结果的差值场
图2. 欧洲瞬变增温加强中亚低涡的示意图
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[1] Chen Z., Zhang J., Ma Q., et al. (2022). Multi-timescale modulation of North Pacific Victoria mode on Central Asian vortices causing heavy snowfall. Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-022-06350-w
[2] Chen Z., Zhang J., Ma Q., et al. (2022). Excitation of European Transient Warming on the Caspian Sea Vortex. Journal of Geophysical Research-Atmospheres. 127, e2022JD037638. https://doi.org/10.1029/2022JD037638