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研究背景： 在2020/2021年冬季，寒潮席卷中国大部分地区，造成中国北部到东南部出现极端低温事件。北京郊外气象观测站观测到温度为–19.6 ºC，为1966年以来最低温度观测记录。与此同时，在2020/2021年冬季之前，夏季和秋季西伯利亚沿岸的海冰大量融化。卫星记录显示，在2020年，北极海冰的最小范围是377万平方公里，这是自卫星观测记录以来的第二低值。与长期气候平均相比，西伯利亚沿岸海冰密集度减少了35%、温度上升了6.5 ºC (如图1所示)。研究团队发现2020年西伯利亚沿岸海冰大量减少是造成2020/2021年冬季我国极端寒冷事件的重要原因。 论文介绍： 首先，研究团队通过诊断分析发现导致2020/2021年冬季中国寒潮的异常环流特征是：1）西伯利亚高压的加强，2）东亚大槽的加深，以及3）北极平流层极涡的减弱，极涡中心偏向亚洲东部至太平洋上空。然后，使用奇异值分解(SVD, Singular value decomposition)，我们发现秋季北极海冰密集度与中亚至东亚地区的温度之间有很强的一致性，海冰分量(SVD1_SIC)在2020年达到历史最高点，并在2005年前后出现了年代际转变(如图2所示)。与SVD1_SIC的年际和年代际变化关联的环流异常与上述1）、2）和3）中描述的类似。最后，使用自组织神经网络(Self-organizing map analysis, SOM)，将东亚冬季日平均气温的变化分为9种类型(9 nodes)，其中，Node-1主要类似于“暖北极，冷欧亚”模态。Node-1的频率与上述SVD_SIC1呈现相似的年际和年代际变化，相关系数达到0.56。与Node-1关联的环流异常与上述1）、2）和3）中强调的环流特征一致。因此，结合这些证据，我们得出西伯利亚沿岸的海冰大量减少对中国2020/2021年冬季寒潮的发生有很大贡献。 本研究同时从气候尺度和天气尺度表征寒潮事件发生的过程，强调北极海冰损失在气候尺度上有利于某些环流型的发生（如乌拉尔山阻塞、极涡的减弱），在天气尺度上加强了破坏性的连锁反应，并最终导致了严重的寒潮事件。 图1 2020年夏季和秋季西伯利亚沿岸的海冰大量融化。(a) 2020年夏季（JJA）的海冰密集度（SIC）异常（蓝色阴影）和2米空气温度（T2M）异常。圆点（斜线）表示SIC（T2M）异常值超过1.5个标准差。(b) 1979–2020年期间西伯利亚温度异常（红线）和密集度异常（蓝线，倒序）的时间序列。(c)和(d)与(a)和(b)相同，但秋季（SON）海冰密集度和2米空气温度。西伯利亚海岸用黑线标记（60°E–180°E和70°N–82°N）。(b)和(d)中的绿色虚线表示1979-2004和2005-2020平均的SIC。 图2 秋季海冰密集度(SIC)与冬季2米空气温度(T2M)的协方差。1979–2020年(a)12-1月中亚至东亚T2M(SVD1_T2M)和(b)秋季北极海冰密集度(SVD1_SIC)的第一SVD模态（第一模态解释了总方差的69%）。(c) SVD1_SIC（TC1_SIC，蓝线）和SVD1_T2M（TC1_T2M，红线）的标准化时间系数。去掉趋势后，SVD1_SIC和SVD1_T2M之间的相关系数为0.55。 研究成果于2022年3月在国际著名期刊International Journal of Climatology上发表，题目为“Has substantial sea ice loss along the Siberian coast contributed to the 2020/21 winter cold wave in China?”。中山大学测绘科学与技术学院极地海洋与气候变化团队王绍银博士为文章第一作者兼通讯作者，团队首席程晓教授和团队骨干陈卓奇副教授为文章的合作作者。 该研究得到了国家重点研发计划项目(2019YFC1509104和2018YFA0605901)、南方海洋实验室创新团队等的支持。
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