近日，卢楚翰教授及其团队在国际权威期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》发表了题为“Comparison of Intense Summer Arctic Cyclones Between the Marginal Ice Zone and Central Arctic”的研究成果。文章利用基于深度学习模型Mask R-CNN的气旋追踪算法及ERA-Interim再分析资料识别发生在1979-2018年间的强北极气旋，通过多个例合成分析发现海冰边缘区和北极中央区的夏季强北极气旋在结构方面存在一定差异。
卢楚翰教授等人的结果表明，海冰边缘区和北极中央区是夏季强北极气旋活动最活跃的两个区域。然而，这两个区域的海冰状态，以及气旋与对流层顶极涡（tropopause polar vortices, TPVs）之间的联系程度有所不同。通过进一步分析这两个区域的100个强气旋活动，发现海冰边缘区的气旋通常尺寸较小、生命周期较短，但强度更高，而北极中央区的气旋基本特征则与之相反。
此外，研究发现海冰边缘区具有更高的地表气温的经向梯度（图1a），此类强气旋活动往往伴随着更强的低层大气斜压性，且具有更明显的锋面结构（图2e）。与之相反，北极中央区的海冰密集度更高，因此低层大气斜压性较弱，且其气旋活动无明显的锋面结构（图2f）。然而，北极中央区的气旋发展与TPVs向下入侵的联系更加密切（图1b），并且在气旋附近伴有更显著的“上暖-下冷”结构（图2）。研究指出TPVs向下入侵往往会引起高层大气质量减少，因此对北极气旋活动的发展和维持也具有重要的促进作用。
图1(a) 地表气温的经向梯度（-∂T⁄∂y），(b)与TPVs活动有关的气旋轨迹密度分布。图中黑色框分别表示海冰边缘区和北极中央区的范围。
图2 气旋附近的位温分布。(a, c, e)分别为海冰边缘区气旋的对流层顶、200 hPa和900 hPa位温，(b, d, f)为北极中央区的气旋附近位温。
论文信息：
Kong, Y., Lu, C., Guan, Z., & Chen, X. (2024). Comparison of intense summer Arctic cyclones between the marginal ice zone and central Arctic. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129(3), e2023JD039620. https://doi.org/10.1029/2023JD039620