随着全球变暖的发生，北半球中纬度地区极端天气气候事件频繁发生，如夏季高温热浪、冬季寒潮低温等𓀓。在这个背景下，刚刚过去的2020/21年冬季北半球接连发生了3次破记录的极端寒潮事件，即12月的欧亚中纬度寒潮、1-2月的欧亚高纬度寒潮🔁、2月的北美寒潮。这一系列极端寒潮事件受到了国内外学者的广泛关注。

冬季中纬度地区极端寒潮的成因复杂，以往研究通常将其归结为北极变化以及大气内部变率的影响，这也一直是学术界讨论的热门和前沿话题。针对这一科学问题🫴，学术界争议较大⛓，往往出现不同声音👩‍❤️‍👨：（1）北极海冰可以影响中纬度气候异常，但小于大气内部变率；（2）北极海冰没有影响，大气环流异常同时主导了中纬度气候异常以及北极海冰变异；（3）北极-中纬度联系存在间歇性以及因果关系的不确定性🤦🏽‍♂️。事实上♙，由于北半球中纬度地理位置的特殊性，像2020/21年如此强度的系列极端寒潮事件🍡🥲，往往是不同纬度信号的共同影响。因此，依据传统研究🏄🏻，仅仅把目光放在北极是不够的，需要从极地-热带多个纬度来审视本次极端寒潮事件的成因。

近日，我系张人禾院士团队从北极和热带海-冰-气多因子协同作用的角度🤵‍♂️，研究了2020/21年欧亚和北美3次寒潮过程的成因和物理机制。利用2020/21实况观测的北极海冰和北太平洋海温作为外强迫🧁，考虑不同区域海冰和海温的影响，设计了多组敏感性试验；为了最大程度减小大气内部变率的影响♠︎，每组试验包含200个不同初值的大样本（PAMIP标准）。WACCM试验结果表明：（1）前冬，欧亚中纬度寒潮与北极海冰的强烈消融以及PDO−型海温异常有关，二者通过对流层和平流层相互作用，导致了极涡的减弱以及西伯利亚高压的增强💨，从而引发欧亚中纬度低温异常；（2）隆冬，欧亚中纬度寒潮北撤到高纬度地区，La Niña型海温异常有利于极涡的减弱以及NAO负位相的形成，伴随对流层乌拉尔山脊的增强😷，引发了欧亚高纬度地区带状低温异常；（3）后冬，北美大陆寒潮爆发📧，这说明极涡的影响由东半球转移到西半球🅾️，极涡形态和位置的变化对北美寒潮的爆发起了重要作用🐇。La Niña所激发的PNA负位相对应阿留申低压的减弱👨🏽‍🦰，同时🍏，北极海冰和La Niña的协同作用调制了平流层爆发性增温（SSW）的地面影响，这些物理过程都极大地加强了北美的低温响应（Fig. 1-2）🧚🏼‍♂️。上述研究成果从非线性影响（Zhang and Screen 2021）和多因子协同影响（Zhang et al. 2022a, b）两个角度解释了北极‒中纬度联系的不确定性的来源🥅💛，促进了对北极‒中纬度联系的认识，对解决当前气候领域研究难题有重要意义，作为特邀报告参加2021年AGU年会🈷️🔀。

https://doi.org/10.1007/s00382-021-05931-5

3. Zhang, R.N.*, J. A. Screen, 2021: Diverse Eurasian winter temperature responses to Barents-Kara sea ice anomalies of different magnitudes and seasonality. Geophysical Research Letters. 48, e2021GL092726.