2022年夏季，极端高温几乎同时席卷了北半球中高纬度范围内的许多地区。这种在多个地区同时发生的并发性极端高温在北半球中高纬度地区日益频繁，而高振幅罗斯贝波通常被认为是这一现象背后的关键动力机制之一。最近，中心曾刚研究员（通讯作者）及其指导毕业的杨效业博士（第一作者）联合美国纽约州立大学奥巴尼分校王维强教授和瑞典哥德堡大学陈德亮教授等完成相关研究，揭示了一种在20世纪90年代以后显著增强的波数为4的锁相Rossby波模态，这一模态主导了类似于观测到的2022年夏季北半球中高纬度并发性极端高温发生。相关成果最近发表在《Geophysical Research Letters》上。
这项研究发现，Rossby波4波模态是北半球夏季对流层厚度变化的主导模态，自20世纪90年代中期以来，这种模态表现出显著的锁相特征。当该模态维持时，东欧、东北亚和北美西海岸等地区易受高压脊异常控制，从而导致气温升高。相反，中亚和美国中部则易受低压槽异常的影响，抑制高温发生。这一模态显著增加了东欧（约30%）、东北亚（约25%）和北美西北海岸（约15%）等地区发生极端高温的概率，同时降低了北美中部和中亚地区发生极端高温的概率。在1979-2022年期间，这一模态可以解释北半球中高纬度地区极端高温频次上升趋势的69.7%，并造成约3.335亿人暴露在极端高温之下。观测和模拟一致表明，东欧平原和西西伯利亚平原上的辐射异常是该锁相的Rossby波4波模态的关键强迫源。
相关文献:
Yang X, Zeng G, Zhang S, Iyakaremye V, Shen C, Wang W-C, Chen D. Phase‐locked Rossby wave‐4 pattern dominates the 2022‐like concurrent heat extremes across the Northern Hemisphere[J]. Geophysical Research Letters, 2024, 51(4): e2023GL107106. doi: 10.1029/2023GL107106.
Fig 1. （a-c）波数为3-5的罗斯贝波逐日位相的概率密度分布;（d）北半球极端高温趋势；（e）1997年前后夏季极端高温频次差异；（f）1997年后极端高温频次占总频次比例。黑色虚线为处在优势位相的锁相4波模态。
Fig 2. 强锁相四波事件发生前的环流演变及其相关动力学诊断。