2023年12月中旬，一场强寒潮席卷中国大部分地区，标志着一次“天气鞭打事件”（Weather Whiplash Event）的发生（图1）。天气鞭打事件指气温从极端暖（冷）到极端冷（暖）的快速剧烈变化。然而，传统识别指标（如温度方差）难以充分反映这些事件中气温演变的特征。
图1 1979至2023年12月份中国区域的（a）地表气温演变及（b）月内方差; 天气鞭打事件示意图（由薛紫玥与资鹏拍摄)。
为了更准确地捕捉温度的骤变，中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用重点实验室的硕士研究生陈华玉、姜继兰博士和刘屹岷研究员提出了一种全新的识别指标——“骤冷”（flash-cold）指标，用于监测地表气温的急剧下降。该指标不仅能够有效揭示近年来天气鞭打事件的变化趋势，还能实现对气温骤变的逐日追踪。
基于该骤冷指标，可将此次天气鞭打事件划分为四个阶段：第一轮暖期、第一次骤冷、第二轮暖期以及第二次骤冷（对应强寒潮事件）。进一步通过拉格朗日温度收支分析（Röthlisberger and Papritz, 2023)，研究发现高纬阻塞形势在两次骤冷阶段均通过冷平流过程发挥了关键作用。相比之下，副热带系统则主要在第一次骤冷阶段通过非绝热加热过程缓解了气温下降的幅度。此外，基于阻塞环流的多尺度相互作用理论（Luo et al. 2019)，研究指出，2023年12月阻塞系统的发展得益于背景场中极其微弱的经向位涡梯度——自1979年以来的最低值（图2）。
图2（a）40–70N平均位势高度的时间演变即Hovmöller图；2023年11月和12月平均的经向位涡梯度的（b）水平分布、（c）东半球与西半球的纬向平均分布以及（d）东半球中高纬度的平均情况。
本研究为理解中高纬度地区气温的瞬变率提供了新视角，并将其与缓变的气候背景态（经向位涡梯度）相联系，为应对气候变化背景下的极端天气事件提供了科学依据。该研究得到国家自然科学基金基础中心项目（42288101）的资助。
论文信息：
Chen, H., J. Jiang, and Y. Liu, 2025: Investigating the December 2023 warm-to-cold weather whiplash in China using a novel flash-cold metric. Environ. Res. Lett., 20, 014040, https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad9c9a
参考文献：
Luo, D., W. Zhang, L. Zhong, and A. Dai, 2019: A Nonlinear Theory of Atmospheric Blocking: A Potential Vorticity Gradient View. Journal of the Atmospheric Sciences, 76, 2399–2427, https://doi.org/10.1175/JAS-D-18-0324.1
Röthlisberger, M., and L. Papritz, 2023: Quantifying the physical processes leading to atmospheric hot extremes at a global scale. Nat. Geosci., 16, 210–216, https://doi.org/10.1038/s41561-023-01126-1
来源： http://iap.cas.cn/gb/xwdt/kyjz/202501/t20250103_7513267.html
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发表于 2025-3-1 17:25:20
