《Weather and Climate Extremes》：Influence of East Asian Cold Surges on Tropical Precipitation over the Maritime Continent
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本研究针对东亚寒潮对热带降水的多尺度调制机制，提出融合间歇性事件的寒潮新定义，系统对比长短生命史寒潮的降水响应差异。研究发现长生命史寒潮通过持续的水汽输送和海洋-大气耦合作用，使南海-海洋群岛区域冬季降水增强约50%，且SST>27°C的海洋热力条件是触发深对流的关键阈值。该成果为东南亚次季节降水预测提供了新的理论依据。
每当冬季来临，源自西伯利亚的强冷空气便会如奔腾的野马般向南侵袭，形成东亚地区特有的寒潮天气。这些寒潮不仅是我国冬季气候的"常客"，更是影响东南亚地区降水的重要推手。据统计，寒潮相关降水可占南海-海洋群岛地区冬季总降水的近半壁江山，其中持续一周以上的长生命史寒潮更是引发区域性洪涝灾害的元凶。然而传统研究多聚焦于个例分析或温带驱动机制，对寒潮影响热带降水的多尺度过程及其持续机制仍缺乏系统认知。
为解决这一科学难题，中国科学院大气物理研究所联合国际团队在《Weather and Climate Extremes》发表最新研究，创新性地提出融合间歇性事件的寒潮新定义，将1-2天的短暂中断过程纳入连续事件进行整体分析。研究团队基于1980-2023年共44个冬季的ERA5再分析资料，采用动力热力综合诊断方法，通过合成分析、超前-滞后相关统计和蒙特卡洛检验等技术手段，首次系统对比了短生命史（≤5天）与长生命史（>5天）寒潮对热带降水的差异化影响。
在技术方法上，研究团队主要运用了三类关键技术：一是基于925 hPa经向风指数和海平面气压指数的双指标寒潮识别法；二是采用7天滑动气候平均计算日异常值的预处理方法；三是通过蒙特卡洛自助重采样和置换检验进行统计显著性评估。所有分析均基于欧洲中期天气预报中心的ERA5再分析数据，并利用GPCP和TRMM卫星降水资料进行验证。
寒潮事件的定义与分类
通过修订的寒潮定义，研究人员在1980-2023年间共识别出315次寒潮事件，其中长生命史事件83次。新定义有效避免了将具有物理连续性的寒潮过程人为割裂，更能反映实际天气过程的完整性。统计显示，长生命史寒潮虽然发生频率较低，但其持续时间可达短生命史事件的2-3倍。
长短生命史寒潮的降水特征对比
复合分析表明，两类寒潮均能增强南海-海洋群岛地区的降水，但长生命史寒潮产生的降水异常强度更大、持续时间更长。具体而言，短生命史寒潮的降水增强主要集中在寒潮爆发后的前2-3天，而长生命史事件的强降水可持续6-9天，且最大日降水异常可达4 mm day-1，相当于气候平均的50%-60%。
垂直结构与热力过程差异
通过垂直速度ω和非绝热加热的垂直剖面分析发现，短生命史寒潮的上升运动主要局限于700 hPa以下，表现为浅对流特征；而长生命史事件在爆发前就已在中层大气出现上升运动信号，随后发展为贯穿整个对流层的深对流，最大上升运动中心位于400-500 hPa高度。这种结构差异与非绝热加热的垂直分布密切相关，长生命史寒潮在中上层更强的加热率进一步促进了垂直环流的维持。
动力-热力耦合机制
研究表明，长生命史寒潮的持续性得益于西伯利亚高压的稳定维持。在寒潮爆发前2天，东亚地区的海平面气压就开始出现显著正异常，且这种高压信号在长生命史事件中可持续10天以上。同时，持续的北风异常将中纬度的冷空气和水汽向热带输送，当这些气团到达海表温度SST>27°C的暖水域时，强烈的海气相互作用触发深对流。特别值得注意的是，水汽输送在长生命史事件中呈现明显的经向特征，有利于将水汽直接输送至海洋群岛区域。
海洋反馈与MJO调制作用
长生命史寒潮引发的强湍流热通量会导致南海和东中国海显著的海表降温，最大降温幅度可达0.4°C。这种海洋反馈可能通过减少海气热通量而抑制对流的进一步发展，形成自我限制机制。此外，研究还发现寒潮的降水效应受到MJO的显著调制，当MJO处于第3-6位相时，寒潮引发的降水异常尤为显著。
这项研究首次系统揭示了长短生命史寒潮影响热带降水的差异化机制，明确了海表温度阈值在触发深对流中的关键作用。提出的修订寒潮定义方案提高了事件识别的物理一致性，建立的东亚海平面气压指数和西伯利亚高压指数为寒潮相关降水的次季节预测提供了有效的前兆信号。研究成果对理解热带-副热带相互作用以及改进东南亚地区极端降水预报具有重要科学价值和应用前景，为应对气候变化背景下寒潮相关气象灾害的风险管理提供了理论支撑。
