广西两次罕见致灾冷空气活动过程中Rossby波作用的差异及成因

覃 皓，伍丽泉

（1.广西壮族自治区气象台，广西南宁 530022；2.广西壮族自治区气象灾害防御技术中心，广西南宁 530022）

引言

近百年以来，随着全球地表平均温度的上升，极端天气事件日益频发。最近，IPCC第六次评估报告第一工作组报告指出，未来全球许多地区极端事件并发的概率仍将增加［1］。因此，对极端事件的分析总结对于防灾减灾具有重要意义。

广西位于我国低纬度沿海地区，冬季受东北季风控制，降水较少。然而在2016年1月广西出现了大范围的低温雨雪天气，全区258个乡镇达到0℃以下的最低气温，同时雪线更是打破历史观测记录，首次压至了南部沿海地区，是一次罕见的冷空气活动过程［2-3］。在4年后的2020年，同样是1月份，受冷空气扩散南下影响，广西出现了当年首场区域性暴雨，过程伴有大范围强对流天气，全区8个市的41个县（区）遭受冰雹袭击，影响范围是自2000年以来最广。前人总结表明，广西前汛期一般为4～6月份，冰雹天气主要出现在2～5月份，占全年总日数的90%以上，很少出现在1月份，并且一次强对流过程出现30站以上的冰雹观测记录也极为罕见［4］。广西冬季常受北方南下的冷空气影响，但上述2次如此极端的灾害性过程仍是预报预测的难点。针对这两次天气过程学者们开展了研究，其中有工作指出华南强锋区的长时间维持对2016年低温雨雪过程具有重要贡献［2］。相较于2008年的寒潮过程，2016年中高纬阻高形势建立和崩溃均较快，导致地面冷空气更强，南下速度更快，从而导致了雪线位置更为偏南［3］。覃皓等［4］的工作中指出2020年大范围冰雹过程与南支槽的异常活跃有关，偏强的南支槽为此次过程提供了天气尺度动力背景。

可见，前人已经对这两次过程的环流异常进行了详细的分析。然而极端事件的发生除了大尺度的环流背景异常外，大气内部波动也扮演着重要角色。已有研究表明，东亚冬季风与准定常行星波的活动密切相关［5］，行星波能量的传播可以影响极锋急流以及副热带急流的强度，进而对东亚冬季风起到调控作用［6］。在北半球冬季，北大西洋一带至欧亚大陆上空常有南北两支活跃的Rossby波列影响东亚地区［7-8］。施春华等［9］通过计算Plumb波作用通量［10］讨论了北支Rossby波列波能量的频散对乌拉尔阻高以及华北横槽的调控作用。张琳等［11］在研究2015年极端气旋对我国寒潮的影响时，发现高纬度北支波列的能量频散是乌拉尔阻塞形势发展维持的主要原因。除此之外，还有研究指出我国西南地区降水与中低纬度的南支波列活动密切相关［12］，其中南支槽是联系两者的纽带［13］。广西地处欧亚大陆东南沿岸，由于“下游效应”，必然会受到上游地区Rossby波异常的影响。然而不同类型灾害性天气过程中大气Rossby波异常扮演的角色有所不同，并且在极端性事件中关于Rossby波活动诊断的研究也较少，因此有必要从大气内部动力过程的角度进一步讨论。

综上，本文将通过诊断2016年以及2020年两次灾害性冷空气天气过程中Rossby波的活动异常，分析动力学机制的差异，加深对这两类极端性灾害天气的认识。

1 资料和方法

1.1 资料

站点数据使用广西壮族自治区气象台提供的常规自动站气象观测资料，包括降水量及温度。格点数据采用美国环境预报中心和国家大气环境研究中心（NCEP/NCAR）1950-2020年的逐日和逐月再分析资料（NCEP/NCAR Reanalysis 1）［14-15］，分辨率为2.5°×2.5°，包括位势高度、温度和水平风场。美国大气海洋局（NOAA）提供的1950-2020年北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation，NAO）指数以及全球陆地降水资料（PREC_L，分辨率为1°×1°）［16］。

1.2 波活动诊断

波作用通量常作为刻画Rossby波能量传播的重要工具。本文通过计算T-N（Takaya and Nakamura）波作用通量［17］来诊断大气Rossby波能量的传播，并计算其散度以表征波动能量的汇聚以及发散。相较于局地E-P（Elisassen-Palm）通量［18］以及Plumb波作用通量，T-N波作用通量能更好地描述西风带纬向非均匀气流中较大振幅的Rossby波扰动，有利于反映大气长波扰动能量的传播，对于北半球冬季对流层Rossby波活动的诊断具有更好的适用性［19］，其表达式如下：

1.3 因果分析

以往研究中常采用时间滞后相关分析来诊断两个给定的时间序列X1和X2间的因果关系，但由于相关分析不区分方向性，应用时存在诸多局限。Liang-Kleeman的信息流理论可以根据时间序列间单位时间内传递的信息来表征两者间的因果关系［21-23］。给出一个二维系统：

式中：ẇi(i=1,2)为白噪音；bij、Fi为x1、x2和t的任意函数。Liang［21］推导给出了从x2到x1的信息流为：

式中：ρ1为x1的边际密度；E为数学期望。当只给出两时间序列X1和X2，对于线性系统，Liang［23］证明了方程（3）的极大似然估计为：

式中：Cij为Xi与Xj的样本协方差（i,j=1,2）；Ci,dj为Xi与Ẋj的协方差；Ẋj为dXj/dt的欧拉前差差分近似。若|T2→1|=0，则X1的变化独立于X2，即X2不是X1变化的原因。若|T2→1|＞0，且通过显著性检验［23］，则X2是X1变化的原因。该方法已在气象领域的因果分析中广泛应用［23-25］。

2 受灾情况及天气形势对比

2.1 受灾情况

2016年1月21～25日，我国大部地区经历了一次强寒潮天气过程，多个省市出现入冬以来最低气温，过程达到全国性寒潮标准［26］。此次过程降雪范围广，其中雪线压至了广西南部沿海，广西多个市县出现1956年以来首次降雪观测记录，同时最低气温打破建站以来历史记录。此次过程引发的低温冷冻灾害造成190 hm2农作物绝收，22.7万人受灾，直接经济损失达到8 052万元。

受南支槽发展东移和冷空气渗透南下影响，2020年1月24～25日广西出现了当年首场区域性暴雨，较往年偏早。同时此次过程具有明显的对流性质，伴有大范围的雷暴大风、短时强降水和冰雹等强对流天气，其中8个乡镇出现17 m·s-1以上大风，31个乡镇出现短时强降水，百色、河池、玉林、南宁、钦州、防城港、崇左、柳州等8个市的41个县（区）遭受冰雹袭击，冰雹直径最大达到50 mm。据不完全统计，此次过程造成直接经济损失800万，其中农业损失750万元，家庭财产损失50万。

两次过程相同之处在于均造成了全区大面积受灾，2016年主要为低温冰冻灾害，2020年则为冰雹、短时强降水等强对流导致的农作物受灾、建筑物受损、交通受影响。同时，两次过程均具有一定的极端性，打破多个国家站建站以来的观测记录。两次过程均有冷空气活动（图1），不同之处在于2016年低温冰冻过程主要以降温为主，冷空气强势但雨雪并不明显，全区92个国家自动站中仅20站累计雨量达到10 mm。2020年过程冷空气较弱但暖湿气流强盛，大气对流剧烈，85个国家站累计雨量超过10 mm，其中5站达100 mm以上。

图1 2016年1月、2020年1月以及气候态1月的20~30日全区平均逐日最低温度（单位：℃）Fig.1 Daily the minimum temperature from 20 to 30 in Jan 2016，2020 and climatological in Guangxi（Unit：℃）

2.2 天气形势对比

2.2.1 环流形势

2016年1月20日，500 hPa上欧亚中高纬为两槽一脊形势，乌拉尔山东侧为高压脊，向北伸展至75°N附近。贝加尔湖东侧为一冷涡，冷涡内温度负距平达到-8℃，伴随横槽由贝加尔湖向西南延伸至巴尔喀什湖，槽内冷空气堆积（图2（a））。此时低层850 hPa切变线位于长江淮河一带，冷空气主体还在我国东北至华北（图2（d））。21～22日，乌拉尔高压脊内暖空气向极发展，挤压高纬度冷空气进一步向横槽内汇集，温度负距平增强至-16℃（图2（b））。低层切变南压至华南中部，冷空气前锋开始影响广西，地面温度负距平达到-7～-4℃（图2（e））。23～24日，横槽转竖（图2（c）），冷空气由东西向分布转为南北向，并快速向南倾泻，广西地表温度负距平增强至-10℃（图2（f））。

图2 2016年1月20日~24日的（a-c，间隔48 h，下同）500 hPa位势高度（实线，单位：gpm）及温度距平（填色，单位：℃），（d-f，黑实线为3 km高度地形边界）850 hPa风场（箭矢，单位：m·s-1）以及地表温度距平（填色，单位：℃）Fig.2 Distribution of（a-c，time step 48h，the same below）geopotential height（contours，unit：gpm）and temperature anomalies（shaded，unit：℃）at 500 hPa，（d-f，black line indicate the 3 km topographic boundary）wind field at 850 hPa（arrows，unit：m·s-1）and surface temperature anomalies（shaded，unit：℃）from 20 to 24 in Jan.2016

与2016年低温过程不同的是，2020年过程中中高纬冷空气活动较弱，但低纬南支西风槽活跃［4，27］，这是造成两次过程灾害性天气不同的原因之一。2020年1月21～22日，500 hPa欧亚中高纬地区乌拉尔山一带为冷涡控制，中层冷空气在高原西侧向南渗透，贝加尔湖北侧冷涡向西南延伸一冷槽（图3（a）），引导槽后冷空气侵袭我国北方。在低纬度地区，南支槽携带冷空气位于孟加拉湾北侧，槽前暖湿西南气流与副高西侧东南气流汇合后输入华南一带，造成广西低层850 hPa温度正距平（图3（d））。23～24日，乌拉尔山至红海一带发展为宽广的冷槽，在其下游的南支槽与高原槽同位相叠加后携带冷空气东移至100°E附近（图3（b）），中层冷空气叠加在前期增温的低层之上，广西上空不稳定能量积聚，850 hPa与500 hPa温差大部达到24℃，对流不稳定增强。与此同时，华北冷槽东移引导850 hPa切变以及地面弱冷空气在高原东侧南下（图3（e）），冷暖气团在广西交汇，槽前正涡度平流配合锋面触发对流。25～26日冷空气已扩散至广西沿海一带，全区低层均受冷气团控制（图3（f））。广西上空700 hPa与500 hPa温差大部达到17℃，在冷垫之上仍然具有较强的不稳定层结，随着南支槽进一步发展东移（图3（c）），槽前不断有高架对流触发。26日后广西上空转为槽后，过程结束。

图3 2020年1月22日~26日的（a-c）500 hPa位势高度（实线，单位：gpm）及温度距平（填色，单位：℃），（d-f，黑实线为3 km高度地形边界）850 hPa风场（箭矢，单位：m·s-1）以及地表温度距平（填色，单位：℃）Fig.3 Distribution of（a-c）geopotential height（contours，unit：gpm）and temperature anomalies（shaded，unit：℃）at 500 hPa，（d-f，black line indicate the 3 km topographic boundary）wind field at 850 hPa（arrows，unit：m·s-1）and surface temperature anomalies（shaded，unit：℃）from 22 to 26 in Jan.2020

2.2.2水汽条件

在水汽条件上，两次过程存在明显的差异。计算2016年1月24日整层积分的水汽通量及其散度，可以看到广西上空为水汽通量的辐散，水汽自北向南流失。低层的水汽含量也较低，925 hPa上比湿不到10 g·kg-1（图4（a）），因而过程降水也较少。2020年1月24日广西一带则具有较好的水汽供应。可以看到在南支槽前以及副高西侧各存在一支水汽输送带，分别将孟加拉湾，南海以及西太平洋的水汽向广西输送，低层绝对水汽含量最大超过12 g·kg-1（图4（b）），为强对流的发生发展提供必要条件。

图4 2016年，2020年1月24日1000-300 hPa整层水汽通量（箭矢，单位：kg·m-1·s-1）及其散度（填色，单位：10-4 kg·m-2·s-1），925 hPa比湿（等值线，单位：g·kg-1，只显示大于10 g·kg-1）Fig.4 Distribution of water vapor flux（arrows，unit：kg·m-1·s-1）and its divergence（shaded，unit：10-4 kg·m-2·s-1）integrated from 1000 hPa to 300 hPa，925 hPa specific humidity（contours，unit：g·kg-1，only show the value＞10 g·kg-1）in 24 in Jan.2016 and 2020

3 Rossby波调制作用对比

环流形式分析表明，2016年过程中乌拉尔高压脊的发展以及华北横槽转竖是具有预报意义的前期环流调整信号，决定了后期冷空气的爆发南下。这种前期高度场形势与前人工作总结的第一类信号场类似［28-29］，乌拉尔山和华北地区是预报关键区。在这种形势下，中高纬环流经向度大，而低纬地区环流平直，有利于冷空气快速南下，同时水汽经向输送减弱，最终使得过程带来的雨雪不明显，以降温为主。与此不同的是，2020年的过程中低纬度地区环流具有明显的经向发展特征，南支槽是关键的影响系统，其不仅提供了动力抬升作用，还对暖湿气流的输送具有重要贡献，使得冷暖空气在广西上空交汇，导致强对流天气。与前人总结的概念模型相比，此次过程中高纬形势与第二类信号场相似，属于大型低槽东移型，但低纬度形势却存在差异。原模型中未体现出低纬地区南支槽的异常信号，这也是造成预报误差的原因之一。可以看出，大尺度环流决定了冷空气和暖湿气流活动的强弱，进而导致了不同类型的灾害性天气，而环流形势的演变又受大气内部动力过程的影响。前人研究表明，冬季欧亚大陆上空常有南北两支Rossby波活动，分别调控了低纬以及中高纬环流形势的演变，在冷空气活动过程中扮演不同的角色［9，30］。接下来进一步对这两次过程中大气Rossby波异常进行分析，讨论Rossby波调制作用的差异。

3.1 Rossby波异常强度

参考陈海山等［30］的方法，计算逐日的扰动经向风v'2，然后对整个过程取平均得到Rossby强度进一步地，通过类似方法得到扰动动能以反映Rossby活动的强弱和位置。

可以看到两次过程中欧亚中高纬度均存在两支Rossby波列。相较而言，北支波列在2016年过程中强度更强，由北大西洋上空向下游传播途径东欧平原、乌拉尔山、西西伯利亚平原、贝加尔湖，一直到东亚沿岸（图5（a））。2020年过程中北支波列按上述类似路径传播至东亚沿岸，但强度较弱，波能量在乌拉尔山以西就已经开始减弱（图5（b））。南支波列则在2020年过程中更为活跃，由北大西洋传播经地中海、中东、阿拉伯海、孟加拉湾后与北支波列在我国东部沿岸汇合。相较而言2016年南支波列强度较弱，途径地中海、中东、阿拉伯海，能量不断衰减。

图5 2016年1月20日~24日，2020年1月22日~26日500hPa上分布（单位：m2·s-2）Fig.5 Distribution of 500 hPa（unit：m2·s-2）during 20~24 Jan.2016 and 22~26 Jan.2020

扰动动能的分布也与上述强度场类似。2016年北支波列在乌拉尔山-贝加尔湖-我国东北一带具有较强的扰动动能（图6（a）），有利于冷空气向南输送，而南支波列能量微弱，不利于水汽向北输送。2020年北支波列扰动动能相对较弱，能量较强区主要位于上游一带（图6（b））。相较而言南支波列具有稳定的传播路径，能量高值区一直延伸至中南半岛一带，有利于南支扰动的发展。

图6 2016年1月20日~24日，2020年1月22日~26日500 hPa上K'分布（单位：m2·s-2）Fig.6 Distribution of 500 hPa K'（unit：m2·s-2）during 20~24 Jan.2016 and 22~26 Jan.2020

3.2 Rossby波异常的演变

图5、图6反映了两次冷空气过程中Rossby波活动的强弱以及分布特征，下面进一步讨论波动随时间的演变情况。

2016年1月20日，乌拉尔山一带有来自上游北大西洋的波作用通量（图7（a）），促进乌拉尔高压脊的发展加强。发展强盛的乌拉尔高压脊向其东南方向频散波能量，波作用通量在下游辐合增强了贝加尔湖冷涡及横槽，有利于冷空气在此堆积。与此同时，南支波列波作用通量由里海一带指向东南方向印缅地区，促进了印缅槽的发展，槽前暖湿气流向广西输送。到了22日，横槽发展到最强，对应于图2（b）中-16℃温度距平。而由于南支波作用通量的减弱，印缅槽逐渐减弱（图7（b）），造成广西一带水汽供应减少。23～24日，横槽内波作用通量向南辐散，横槽转竖（图7（c）），冷空气大举南下。25～26日，槽区进一步东移减弱，寒潮过程结束。

2020年1月22日，低纬度欧亚大陆下游地区环流较为平直，上游地区波作用通量在中东地区辐合（图7（d）），促进低槽逐渐发展加深。与此同时，中高纬度乌拉尔山以西有源自北大西洋阻高内部的波作用通量，使得北支冷槽逐渐发展，但其强度远小于2016年。贝加尔湖冷涡较2016年偏东偏北，波能量向东南方向的我国华北至东北地区辐散，冷空气扩散南下。23～24日乌拉尔山冷槽增强并与南侧的中东槽同位相叠加，并向下游频散能量，使得低纬地区经向度增大，下游波作用通量在孟加拉湾一带辐合使南支槽区得到发展（图7（e））。南支槽发展东移至100°E附近后开始影响广西，为广西提供了抬升条件以及源源不断的南海水汽。25～26日，冷空气已扩散至广西南部沿海，而波作用通量辐合进一步促进了南支槽的发展（图7（f）），暖湿气流输送增强并在冷垫上爬升，造成广西出现大范围的高架对流。

图7 2016年1月20日~24日（a-c）、2020年1月22日~26日（d-f）500 hPa位势高度（等值线，单位：gpm），波作用通量（箭矢，单位：m2·s-2）及其散度（填色）Fig.7 Distribution of 500 hPa geopotential height（contours，unit：gpm），wave-activity fluxes（arrows，unit：m2·s-2）and its anomalies（shaded）（a-c）from 20 to 24 in Jan 2016 and（d-f）from 22 to 26 in Jan.2020

综上所述，2016年北支Rossby波列调控了乌拉尔高压脊的发展以及横槽转竖，起到主导作用。而南支波列调控了印缅槽的减弱，使得低纬地区暖湿气流输送减弱，冷空气更易南下。与此不同的是，2020年冷空气过程则是南支Rossby波列起到了主要的调控作用，其促进了南支槽的发展东移，为此次过程提供了动力抬升以及水汽条件，槽前强盛暖湿气流与冷空气交汇促进了对流的发展。而北支波列则起到了协同作用，促进了乌拉尔山冷槽的发展以及与中东槽的合并，从而增强了南支扰动能量向下游的传播，进一步增强了南支槽。

3.3 Rossby波异常的背景

由上述分析可知，欧亚大陆上空的环流形势由上游地区传播而来的南北两支Rossby波列调控。有研究表明，北大西洋区域常为北半球冬季Rossby波的活动源区［31-33］，而NAO与该波源的活动密切相关［8］。其中许多工作强调了NAO对南北两支波列的激发作用。Watanabe［34］的研究指出，冬季NAO可以通过激发沿急流波导传播的准定常Rossby波列与下游东亚地区的天气气候建立联系。当NAO为负位相时，向极传播并发生反射的北支Rossby波列较强［35］，其调控了高纬地区冷空气的活动，是导致我国南方地区温度偏低的原因之一［36］。当NAO为正位相时，北大西洋至地中海一带激发的南支波列向东南方向的波作用通量增强［33］，有利于Rossby波能量传播至高原南侧一带，为南支槽的形成和强度变化提供扰动背景场，进而与西南地区降水产生联系［12］。Li等［37］在分析我国南方地区一次冬季强对流过程时也发现，NAO由负到正的位相转变造成地中海地区上对流层辐合增强，使得南支波列能进一步东传至中南半岛北侧，促进南支槽的发展东移。

可见，NAO对欧亚大陆上空Rossby波列的活动具有显著影响，而这种作用又间接影响了东亚地区的环流形势。为进一步讨论NAO对下游地区环流形势变化的影响，计算1950-2020年1月份NAO指数对500 hPa位势高度的信息流。由结果可以看到，NAO显著影响了中低纬地区的环流形势，从北非至我国华南均存在NAO的影响信号，信息流通过了90%显著性检验（图8）。而在欧亚大陆上空，NAO主要影响了地中海以东至巴尔喀什湖一带的环流。信息流进一步验证了前人的结论，NAO是下游欧亚地区环流形势的影响源之一。叠加上两次过程的平均位势高度扰动场可见，2016年过程中乌拉尔高压脊、华北横槽以及印缅槽均位于对上游NAO信号的响应区（图8（a）），在一定程度上受到影响源NAO变化的调控。而在2020年过程中，乌拉尔山冷槽、中东槽以及南支槽均受到上游波源NAO的影响（图8（b））。因此，可以认为NAO的变化是下游地区槽脊变化的因，而这种因果联系的机制可由Rossby波能量的频散所解释。

图8 2016年1月20日~24日、2020年1月22日~26日平均500 hPa高度扰动场（等值线，单位：gpm）以及NAO指数对500hPa高度场的信息流分布Fig.8 Distribution of mean geopotential height anomalies（contours，unit：gpm）during 20~24 Jan 2016 and 22~26 Jan 2020，information flow from NAO to geopotential height at 500 hPa

进一步选取NAO正、负异常年份做合成分析，根据±1.5倍标准差选取得到NAO正异常（1983、1984、1993、2005和2015年）和负异常（1955、1963、1966、1970和1985年）年份，讨论下游地区环流形势对NAO变化的响应。图9为1月份500 hPa上波作用通量在NAO正、负异常的差异合成。可以看到，NAO正异常年南支波列向东传途经地中海、中东、阿拉伯海，波能量在孟加拉湾北侧辐合。相应地，异常经向风沿南支波列呈南北风相间分布。这种形势下的南支Rossby波列特征与前人研究结论相似，NAO处于正位相时有利于南支波列向东亚传播，促进南支槽发展［34，37］。在2016年的过程中，1月7日至1月23日NAO均维持负位相，而2020年1月28日之前均为NAO的正位相，2020年过程欧亚低纬地区扰动明显强于2016年，这一差异体现了上述分析中NAO对南支Rossby波列的影响。

图9 NAO正负异常年500 hPa经向风（等值线，单位：m·s-1）、波作用通量（箭矢，单位：m2·s-2）及其散度（填色）的差值合成分布Fig.9 Composite difference of 500 hPa meridional wind（contours，unit：m·s-1），wave-activity fluxes（arrows，unit：m2·s-2）and its divergence（shaded）between the positive NAO and negative NAO years

下游地区的天气气候与环流形势变化密切相关，通过计算1月份NAO指数对降水的信息流可以看到，NAO变化是导致广西地区1月份降水的部分原因，从越南东北部至广西大部地区的信息流均通过90%显著性检验（图10（a）），这反映了NAO通过影响环流而间接与广西地区的天气气候建立联系。进一步讨论广西地区降水对NAO变化的响应，将NAO正、负异常年份合成降水量做差，结果如图10（b）所示：广西地区NAO正异常年份相对于负异常年份1月降水偏多15～30 mm，其中桂东南和桂西北降水增幅达到100%。以上分析表明，1月份NAO的变化显著影响了广西地区的降水，NAO偏强（偏弱）在一定程度上导致了广西降水增多（减少）。在本研究的个例中，2020年过程降水量明显大于2016年，这一差异与上述分析具有较好的对应。

图10 信息流分布，降水差值（填色，单位：mm）以及变化率（等值线，单位：%）合成分布Fig.10 Distribution of information flow，composite difference of precipitation（shaded，unit：mm）and its change percentage（contours，unit：%）

4 结论与讨论

本文对2016年1月21～25日和2020年1月24～25日两次大范围致灾冷空气活动过程的天气形势以及动力学机制进行了对比分析，得出以下结论：

（1）2016年冷空气过程主要以降温为主，冷空气强势但雨雪并不明显，而2020年的过程中冷空气活动较弱但大气对流剧烈，降雹范围广，降雨量大。

（2）两次过程中欧亚中高纬度均存在两支Rossby波列。北支波列在2016年过程中强度更强，调控了乌拉尔高压脊的发展以及横槽转竖，起到主导作用。而南支波列调控了印缅槽的减弱，使得低纬地区暖湿气流输送减弱，冷空气更易南下。2020年过程则是南支Rossby波列起到了主要的调控作用，其促进了南支槽的发展东移，为过程提供了动力抬升以及水汽条件。而北支波列则起到了协同作用，其促进了乌拉尔山冷槽与中东槽的发展合并，从而增强了南支扰动能量向下游的传播，进一步增强了南支槽。

（3）两次过程中北大西洋Rossby波源地区具有不同的强迫背景。NAO的变化是下游地区槽脊变化的因，而这种因果联系的机制可由Rossby波能量的频散所解释。NAO处于正位相更有利于南支波列向东亚传播，促进南支槽发展。2016年和2020年过程中NAO分别维持负、正位相，后者在欧亚低纬地区的扰动明显强于前者，这一差异造成了两次冷空气活动过程中不同类型的灾害性天气，体现了南支波列对NAO位相差异的响应。

本文主要讨论了大气Rossby波对这两次罕见大范围灾害性天气过程的调控作用，而Rossby波又可以进一步分为波长较长的定常行星波以及波长在几千公里的天气尺度瞬变波。天气尺度瞬变波对大气长波起到调制的作用［9］，并且尺度与天气尺度过程相当，与我国极端低温事件密切相关［30］。因此在未来的工作中可以进一步讨论不同尺度Rossby波在灾害性天气过程中的作用。此外，NAO与欧亚Rossby波列的关系具有多样性，并且还受ENSO的调制［38］，其中的具体机制还需要深入探讨。