近11年中国寒潮频发的机理分析

胡宏博,黄艳艳*②,戴金,赵钱飞

① 南京信息工程大学 气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏 南京 210044;

② 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海),广东 珠海 519080;

③ 大连市气象台,辽宁 大连 116000

北方寒冷的空气活动达到一定强度并大规模向南侵袭的过程称为寒潮。寒潮是冬季的灾害性天气之一,造成剧烈降温和大风,有时伴随雨、雪、冻雨、霜冻等一系列天气现象,常常造成国民经济的损失并对人民生命财产安全带来隐患,对我国人民的生产生活产生严重影响。寒潮的变化特征及其发生原因一直受到国内外学者的广泛关注。

寒潮的发生直接受到大尺度环流的控制。有研究指出,寒潮的发生与阻塞形势密切相关。阻塞高压持续发展,高压脊向北抬升,一方面可以打断中纬度西风带,有利于北极冷空气向南输送(Berggren et al.,1949),另一方面随着阻塞形势的破坏以及长波系统的东移,有利于寒潮天气发生(叶笃正等,1962;娜仁突娅等,2001)。很多因素与阻塞的异常有关。例如平流层环流异常可以通过与对流层阻塞相互作用,影响极涡的位置和强度,进而造成我国寒潮的发生(Baldwin and Dunkerton,1999;陆春晖和丁一汇,2013;黄雯菁和王蕾,2023);北极增暖效应也会通过影响经向温度梯度使得大气的斜压度改变,造成乌拉尔山阻塞的异常,从而对寒潮的发生发展造成影响(Zhang et al.,2021)。然而,统计结果表明,超过50%寒潮的发生并不是由阻塞形势造成(康志明等,2010;李艳等,2010)。脊前不稳定小槽东移发展,纬向基流中的槽脊在东移过程中的发展以及温带气旋的发生发展等均与寒潮发生有直接的关系(陈豫英等,2009)。

全球变暖背景下,20世纪50年代以来,大多数陆地上的极端冷事件的频率和强度呈现下降趋势(IPCC,2021)。已有研究表明,我国的寒潮频次也不例外,整体上呈现下降趋势。王遵娅和丁一汇(2006)、钱维宏和张玮玮(2007)、蔡倩等(2020)提出,20世纪中叶至21世纪初我国寒潮事件普遍减少;Gao et al.(2019)、李丽平等(2022)指出,我国北方地区寒潮事件的频率在1960—2016年期间有所下降;朱姜韬等(2022)提出1970—2019年寒潮事件发生频次整体呈下降趋势。关键大气环流以及外强迫因子的年代际变化均对寒潮频次的减少贡献显著。例如:西伯利亚高压和冬季风强度的减弱(王遵娅和丁一汇,2006),北极海冰的减少(武炳义等,1999;解小寒和杨修群,2006),北极涛动以及北大西洋涛动指数正位相偏多(Thompson and Wallace,2000;龚道溢等,2004;Hong et al.,2008;魏凤英,2008;朱伟军等,2019)。

值得注意的是,近年来我国发生多次寒潮事件。其中,针对2020年12月28日的寒潮事件,中央气象台发布了寒潮橙色预警,全国大部分地区出现了8～12 ℃的降温,伴随7～9级大风,从东北到江南都伴随有雨雪天气;2021年11月5日中央气象台发布了寒潮黄色预警并启动重大气象灾害(寒潮)Ⅲ级应急响应,九成国土降温6 ℃以上,11.8亿人受影响,造成多地出现低温冷冻害和雪灾,经济损失巨大,这些极端天气事件引起了社会各界的高度关注。那么寒潮频次是否发生了新的年代际变化?这背后的原因又如何?以上问题值得探讨。本文利用全国840个站点观测资料,研究了近63 a(1960—2022年)全国寒潮频次的年代际变化特征,发现寒潮频次的下降趋势在2012发生突变,2012—2022年冬半年的寒潮频次呈现显著增加趋势。本文进一步并通过寻找关键环流因子的年代际变化特征,探究了我国近11 a寒潮频次增加的原因。

1 资料和方法

1.1 资料

本文关注时段为1959—2022年的冬半年(前一年10月至当年4月)。日最低温度(Tmin)资料来源于全国840个观测站点(图1)。同时采用了水平分辨率0.25°×0.25°的ERA5逐日再分析数据,变量包括:地面2 m温度(T2m),位势高度场(Φ)和纬向风场(U)。此外,使用了由美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心(NCAR/NCEP)发布的逐日北极涛动指数(AO)和北大西洋涛动指数(NAO)。(https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/daily_ao_index/teleconnections.shtml)。

图1 全国840站的站点分布Fig.1 Distribution of 840 observed stations

1.2 寒潮标准

根据中央气象台寒潮预警标准,本文对全国性寒潮定义是:站点最低温度24 h内下降8 ℃或48 h内下降10 ℃或72 h内下降12 ℃且日最低温度降至4 ℃以下,视为该站点发生寒潮。当发生寒潮的站点数≥30%全国总站点数,或达单站寒潮标准的南方站点数和北方站点数分别占当年总南方站点数和总北方站点数的1/3和1/4时,视为一次全国性寒潮事件,本文以32°N为南北分界线。

1.3 关键环流指数

1.3.1 阻塞高压指数

为了识别阻高事件,本文选用由Davini et al.(2012)提出的改进T&M指数(Tibaldi and Molteni,1990)。具体表达式如下,其中Z为位势高度,Φ0代表纬度,为30°～75°N之间的任意纬度:

(1)

(2)

(3)

Φn=Φ0+15°,Φs=Φ0-15°,GHGS表示目标格点向南的经向位势高度梯度,GHGN表示目标格点向北的经向位势高度梯度,用GHGS2表示一个更低纬度上的位势高度梯度,如果满足下列所有条件,则认为发生阻塞:

1)GHGS>0;

2)GHGN<-10 m/(°);

3)GHGS2<-5 m/(°)。

将冬半年发生阻塞的天数与总天数之比作为阻塞频率指数,本文中乌拉尔山阻塞高压频率指数(UB)采用该指数在30°～90°E、50°～75°N区域的平均,以表示乌拉尔山地区的阻塞频率。

等熵面位涡经向梯度:

(4)

(5)

(6)

1.3.2 其他相关指数:

本文用巴伦支海地区(30°～90°E,65°～85°N)减去西伯利亚地区(60°～120°E,40°～60°N)的T2m异常得到的指数(Tb-Ts)作为考察温度经向分布的指标(Zhang et al.,2021)。西伯利亚高压指数(Siberian High,SH)、平流层极涡指数(Stratospheric Polar Vortex,SPV)、东亚大槽指数(East Asian Trough,EAT)、东亚高空急流(East Asian Jet Stream,EAJS)强度指数(JII)和切变指数(JSI)均采用区域平均方法,对关键区内的气象要素求空间平均。SH关键区域为80°～120°E、40°～60°N;SPV关键区域为65°N以北的极区;EAT关键区域为100°～150°E、50°～75°N;JII关键区域为60°～120°E、50°～70°N;JSI关键区域为60°～120°E、45°～55°N(南)和60°～120°E、60°～70°N(北),JSI指数通过北关键区区域平均减南关键区区域平均确定。

1.4 方法

本文所有的异常场定义为某日的气象要素场相对于1960—2022年该日的气候平均态的偏差。Monte-Carlo检验法是一种利用随机抽样或统计模拟来解决计算问题的方法,在本文中应用于合成分析的显著性检验中:将1960—2022年10月—次年4月每天扣除其日平均气候态的异常作为总体,从这个总体中随机抽样18次(近11 a全国性寒潮共发生18次,具体日期见表1),将这18次的平均结果作为一个样本,共随机抽取1 000次得到1 000个样本,考察这1 000个样本的概率密度分布,当合成场中的值落在概率密度函数的2.5%～97.5%之外时,认为其显著异常。t检验用于本文的相关分析显著性检验中。

2 结果与分析

2.1 我国寒潮频次的年代际变化特征

利用逐日最低气温站点资料,根据本文定义的全国性寒潮标准,本文计算了1960—2022年冬半年寒潮频次的时间序列,并分析了其趋势变化特征(图2)。1960—2022年整个时段寒潮频次虽呈下降趋势,但未能通过信度为90%的显著性检验。1960—2012年我国寒潮频次整体呈显著下降趋势(通过90%置信度检验),2012发生突变,2012—2022年寒潮频次转为显著上升趋势(通过95%置信度检验,并且通过99%置信度的M-K趋势检验)。以上结果说明,近11 a,寒潮频次出现了明显的年代际转折。

图2 1960—2022年冬半年全国性寒潮频次的时间序列及其线性趋势Fig.2 Time series and linear trend of China’s cold wave frequency from 1960 to 2022

要明确寒潮频次在近11 a发生年代际突变的原因,接下来首先探讨了近11 a影响寒潮频次的关键环流因子(2.2节),在此基础上,通过研究关键环流的年代际变化特征(2.3节)来探究其原因。

2.2 影响寒潮爆发的关键环流及其演变过程

2012—2022年,全国性寒潮事件共计发生18次,具体寒潮发生日期如表1所示。以寒潮爆发日为第0 d,根据相对日期的早晚(寒潮爆发日前10 d～后10 d,简记为-10～10 d,下文同),对18次寒潮过程中的环流异常进行了合成分析,以此明确近11 a寒潮的主要影响系统。分析的气象要素场主要包括:平流层极冠区的位势高度异常(50 hPa)、高层的对流层纬向风场异常、中层的阻塞形式和东亚大槽异常(500 hPa)、低层的海平面气压异常和温度异常。

平流层过程和关键的极锋急流异常与寒潮的发生发展具有紧密的联系(Quiroz,1986;高守亭等,1992;姚慧茹和李栋梁,2013;吴国华等,2021)。图3反映了近11 a寒潮发生发展过程中平流层中层(50 hPa)极涡的变化情况,可以看到,-10 d时,平流层极涡中心分裂在北美和东亚上空,属欧亚-北美型(ENA型),-5 d时,两极涡中心连通合并,极涡中心发生偏移,主体处于欧亚大陆中西部和大西洋区域,属阿留申侵入型(AI型),指极涡被从阿留申地区的阻塞高压形势推挤至欧亚大陆中西部和大西洋上空,意味着欧亚大陆上空区域被平流层极涡控制,一旦环流形势调整,冷空气会向南爆发,给欧亚大陆带来寒潮天气。而寒潮爆发后5 d时,平流层极涡再次分裂,而两极涡中心位置分别在西欧上空和西北太平洋上空,属大西洋-东亚型(AEA型)。平流层极涡的分裂与对流层阻塞活动有重要联系,对流层中的阻塞高压活动为平流层中高压系统的发生发展提供支持,从而引起平流层极涡的扰动。通过纬向风在中高纬地区的垂直剖面(图4),极锋急流在寒潮爆发前期(-5 d)开始南移并减弱,急流南部切变增大,使得垂直运动改变,随之引起对流层中下层的气压变化和环流调整。

图4 类似于图3,但为60°～120°E平均的纬向风异常合成场的纬度-高度剖面(阴影;单位:m/s)Fig.4 Same as Fig.3,but for the latitude-height section of the composite analysis of zonal wind anomalies averaged between 60°～120°E (shaded parts,unit:m/s)

对流程中层高压异常与低层大气环流的配合对于寒潮的发生发展具有重要的作用。图5主要考察对流层500 hPa和地面主要环流系统的异常,可以发现,寒潮爆发前对流层中下层呈现较为明显的斜压结构,随后转为深厚的正压系统,寒潮爆发。-5 d时,东亚大槽显著增强,随后逐渐东移;位于乌拉尔山上空的暖性高压脊也显著增强;同时,欧亚大陆海平面气压异常位于正位相,而西北太平洋上的海平面气压异常位于负位相,阿留申低压增强,海陆气压差增大。

图5 500 hPa位势高度(等值线;单位:hPa)和海平面气压异常(阴影;单位:gpm)的合成,轮廓线和填色区域已通过95%置信度的Monte-Carlo检验:寒潮爆发(a)前10 d;(b)前5 d;(c)前3 d;(d)当日;(e)后3 d;(f)后5 dFig.5 Composites of 500 hPa geopotential height (contours,unit:hPa) and SLP anomalies (shadings,units:gpm).Only the values above the 95% confidence level are presented.Outbreak of the cold wave (a) 10 days prior;(b) 5 days prior;(c) 3 days prior;(d) the same day;(e) 3 days after;(f) 5 days after

以往的研究结果表明,极区与欧亚大陆中高纬地表温度的梯度分布对寒潮的爆发有显著影响(Cohen et al.,2014;Gao et al.,2015;Zhang et al.,2018)。图6给出的是寒潮爆发前后10 d的T2m温度异常。如图所示,寒潮爆发-5 d时地面2 m温度已经出现巴伦支海地区正异常,西伯利亚地区负异常,表明寒潮爆发前期总是伴随极区升温,西伯利亚地区降温的特征,事实上,在寒潮发生发展的整个过程中,极地地区总是处于温度正异常的状态,这样的温度分布特征使得暖空气向极输送,冷空气向南爆发,经向环流得以增强,近年来,随着全球地表温度升高,北极的放大增暖效应可能通过影响温度经向梯度从而改变大气环流形势,进而影响寒潮的爆发。

图6 近11 a中18个寒潮过程地面2 m温度异常(阴影;单位:K)的天气尺度演变合成:寒潮爆发(a)前10 d;(b)前5 d;(c)前3 d;(d)当日;(e)后3 d;(f)后5 dFig.6 Composite plot of t2m anomalies (shaded parts,unit:K) for the 18 cold wave events (-10 d to 5 d) on a weather scale.Outbreak of the cold wave (a) 10 days before;(b) 5 days before;(c) 3 days before;(d) on the day;(e) 3 days after;(f) 5 days after

综上,2012—2022年爆发的寒潮事件中,在前10 d,平流层极涡出现分裂,两个极涡中心分别分布在东西半球;在前5 d,这两个极涡中心在欧亚大陆上空合并,呈阿留申侵入型,东亚上空极锋急流开始向南移动,同时对流层中层的环流形势随之调整,东亚大槽增强东移,乌拉尔山地区上空的暖性高压脊开始增强,伴随地面温度极地出现正异常,西伯利亚地区出现负异常的分布特征;在前3 d,对流层环流系统的异常引起平流层环流的调整,平流层极涡的出现减弱分裂趋势,此时对流层大气斜压性持续增强,有利于暖空气向极地输送,冷空气向南爆发。随着乌拉尔山高压脊的减弱和东亚大槽的增强,寒潮正式爆发。爆发后平流极涡的异常信号进一步减弱,地面温度极地与欧亚大陆的反位相异常消失。

2.3 寒潮频发的可能原因

接下来探讨我国寒潮频次为何在近11 a显著增加?与上文中关键环流因子的天气尺度的年代际变率又有怎样的联系?本节将对比1960—2011与2012—2022年两个时段,重点讨论以上问题。

首先,本文计算了前后两个时期寒潮频次与关键环流的相关性(表2)。结合2.2节,关注的关键环流系统天气尺度变率包括:乌拉尔山阻塞高压频率指数(UB)、东亚大槽正位相频率(EAT)、西伯利亚高压正位相频率(SH)、极地与西伯利亚地表温度梯度正位相频率(Tb-Ts),平流层极涡天气尺度变率(SPV)。SPV的天气尺度变率通过冬半年内逐日SPV指数的标准差衡量,其余环流指数的正位相频率均由其正异常出现的天数与冬半年总天数的比计算得到(具体定义可见1.3节),以此考察主要影响因子的天气尺度变率的年代际变化。对比1961—2011年与2012—2022年,Tb-Ts的正位相频率与寒潮频次的相关从-0.02上升为-0.57,UB频率对寒潮的影响也显著上升,从-0.12提高至-0.57,SPV天气尺度变率则从0.05上升至0.65。这和2.2节的结果相对应,值得注意的是,平流层过程在近11 a寒潮爆发中更具有指示意义。与此同时,东亚大槽、西伯利亚高压、阿留申低压指数与寒潮频次的相关则出现明显下降,近11 a对寒潮爆发的影响已不再显著。

表2 寒潮频次与各关键环流指数的相关

为了明确关键环流的具体的影响过程,进一步考察了各环流因子之间的相关。结果显示,UB频率与急流强度指数和Tb-Ts正位相频率指数有较强的关联(图7c、7d)。分析以上相关,乌拉尔山阻高会抑制高空急流发生发展,大气经向环流减弱,北极内冷气团南下受阻,从而减少寒潮发生的频次。乌山阻高与Tb-Ts指数的可能联系可概括为,一方面,阻塞高压频繁占据在巴伦支海上空,使得北极地区冷空气难以南下,形成了巴伦支海附近温度负异常,西伯利亚地区温度正异常的现象;另一方面,北极增暖,可以通过改变西风的水平结构和强度而改变位涡的经向梯度,从而影响中高纬度阻塞的维持。阻塞频率线性回归(图7a)显示,乌拉尔山地区的阻塞频率在近11 a呈现显著下降态势,结合上述讨论,这一情况利于寒潮多发。

图7 2012—2022年欧亚地区阻塞频次(a)和等熵面位涡经向梯度(PVy)的线性趋势(b)以及2012—2022年高空急流指数与欧亚地区阻塞频次的相关(c),2012—2022年Tb-Ts正位相频率指数与欧亚地区阻塞频次的相关(d)。打点区域通过95%置信度的t检验Fig.7 (a) The linear trend of cold season blocking frequency and (b) PVy during 2012—2022;(c) the correlation coefficient between high-altitude westerly jet intensity index and blocking frequency over Eurasia;(d) correlation coefficient between Tb-Ts index and blocking frequency over Eurasia.The dotted area indicates the value above the 95% confidence level using Student-t test

等熵面位涡经向梯度(PVy)可以反映大气在等熵面上的水平温度梯度。PVy与阻塞高压的关系是,当PVy较小时,有利于阻塞高压的维持;反之不利于阻塞高压的维持。这是因为,当PVy较小时,阻塞系统的能量频散弱,非线性强,阻塞高压可以抵抗西风带上的扰动;反之,阻塞系统的能量频散强,非线性弱,阻塞高压容易被西风带上的扰动打破(Luo et al.,2019)。因此,北极增暖可以通过改变西风带的水平结构和强度而改变PVy,从而影响中高纬度阻塞高压的维持和变化。315 K等熵面是平流层与对流层之间的重要联系,将315 K等熵面PV梯度作为考察对象,北极放大增暖效应在近11 a呈现减弱趋势,温度的经向梯度增加,欧亚大陆高纬度地区PV梯度(图7b)在近11 a增强,乌拉尔山上空的阻塞变得难以形成或维持。

图8展示了各环流指数的年代际变化曲线及其5 a滑动平均,近11 a,东亚高纬度极区与西伯利亚地区的地面2 m温度差处于正位相的频率在减小,在天气尺度上,“北极的放大增暖”在近11 a效应一定程度上减小,但整体上依然处于较高水平;平流层极涡的天气尺度变率则先减小后增加,这可能与太阳活动的周期变化有关;高空急流有所增强但变化趋势不明显,且处于较弱水平。

图8 1960—2022年各环流指数的标准化时间序列及其5 a滑动平均(竖直虚线代表2012年):(a)乌拉尔山阻塞高压频率指数;(b)巴伦支海地区(30°～90°E,65°～85°N)减去西伯利亚地区(60°～120°E,40°～60°N)的T2m异常得到的Tb-Ts指数;(c)平流层极涡指数;(d)东亚高空急流强度指数Fig.8 Standardized time series of various circulation indices from 1960 to 2022 and their 5-year moving average (the vertical dashed line represents 2012).(a) Ural Mountain blocking high frequency index;(b) Tb-Ts index obtained by subtracting the T2m anomaly in the Siberian region (40°～60°N,60°～120°E) from the Barents Sea region (65°～85°N,30°～90°E);(c) stratospheric polar vortex index;(d) East Asian upper-level jet stream intensity index

综上所述,乌拉尔山阻塞频率与寒潮爆发频率呈负相关,即阻塞天数越多,寒潮发生次数越少。这是因为阻塞高压会抑制高空急流和经向环流,使得冷空气南下受阻。乌拉尔山阻塞高压与T2m经向异常呈负相关,即阻塞频繁发生时,不易出现“极地暖,西伯利亚冷”的现象。乌拉尔山阻塞高压与西风急流强度指数呈正相关,乌拉尔山阻高会抑制高空急流发生发展。位涡经向梯度反映了大气的水平温度梯度,当位涡经向梯度较小时,有利于阻塞高压的维持;反之不利于阻塞高压的维持。近年来,位涡经向梯度有增强趋势,对应乌拉尔山阻塞频率减少,利于寒潮频次的增加。

3 结论和讨论

本文利用1959—2022年840个全国观测站点的最低温度,研究了全国寒潮发生频次的年代际变化特征。结果表明,在全球地表温度持续增暖的背景下,我国全国性寒潮事件发生频率的下降趋势在2012年发生突变,2012—2022年全国性寒潮频次呈现显著增加趋势。本文通过合成分析探讨了近11 a影响我国全国性寒潮事件的主要驱动因子及其演化过程。在对流层低层,寒潮爆发前期总是伴随极区升温,西伯利亚地区降温的特征,欧亚大陆海平面气压异常位于正位相,而西北太平洋上的海平面气压异常位于负位相,阿留申低压增强,海陆气压差增大;对流层中层,位于乌拉尔山上空的暖性高压脊也显著增强;对流层高层,极锋急流在寒潮爆发前期开始南移,急流南部切变增大,使得垂直运动改变,随之引起对流层中下层的气压变化和环流调整;而平流层也伴随有极涡的分裂和偏移过程。

进一步研究主要环流系统的年代际变化特征,并结合相关分析,考察各关键驱动因子之间的联系,得出可能导致寒潮增加的环流耦合机制(图9),即乌拉尔山阻高频率的下降使得高空的极锋急流处于偏强位相的频率增加,大气经向环流增强,北极内冷气团更容易南下,从而增加寒潮发生的频次。并且,阻塞频率与极地-西伯利亚地面2 m温度差处于正位相的频率有显著的正相关,二者并非简单的线性关系,其相互作用机制仍需要进一步讨论,一方面,阻塞高压可以通过向北极地区输送大量水汽和热量,使得北极地区增暖,并且激发经向环流异常,西伯利亚地区出现降温现象,形成了巴伦支海附近温度正异常,西伯利亚地区温度负异常的现象;另一方面,北极增暖,可以通过改变西风的水平结构和强度而改变位涡的经向梯度,从而影响中高纬度阻塞的维持。本文利用等熵面位涡经向梯度考察大气阻塞的变化趋势,较小的等熵面位涡经向梯度,对应阻塞系统的能量频散弱,非线性强,此时阻塞高压可以抵抗西风带上的扰动;当等熵面位涡经向梯度较大时,阻塞系统的能量频散强,非线性弱,阻塞高压容易被西风带上的扰动打破。因此,北极增暖可以通过改变西风带的水平结构和强度而改变等熵面位涡经向梯度,从而影响中高纬度阻塞高压的维持和变化。而北极增暖本身也会影响中国寒潮的发生,北极增暖会使高纬度地区温度升高,从而减小高低纬度之间的温度差,导致西风带减弱。西风带是冷空气输送到中国东部的主要途径,当西风带减弱时,冷空气输送也会减弱,导致寒潮事件的减少。因此,北极增暖会同时导致乌拉尔山阻塞频率和中国寒潮频次的下降,从而使它们呈现负相关。

图9 近11 a利于寒潮增加的环流背景示意Fig.9 Schematic diagram of abnormal circulations causing increased cold waves in the past 11 years

以往研究指出,AO/NAO指数的正位相偏多,有利于寒潮频次的减少(Thompson and Wallace,1998,Gong and Ho,2003)。本文中,近11 a中AO/NAO负位相出现的频率依然处在较低水平(图10),但是寒潮频次却在增加。这可能的原因是:近11 a的AO/NAO负位相频率对于寒潮频次的直接影响已不再显著,AO/NAO可能通过影响东亚高空极锋急流切变间接影响寒潮的发生(表3)。AO/NAO可以通过影响乌拉尔山高压脊和东亚大槽,引起对流程上层经向温度梯度异常,通过造成亚高空急流异常(邵太华和张耀存,2012;Luo and Zhang,2015),进而影响寒潮的发生。太阳活动周期可能与寒潮频次与AO/NAO负位相频率相关的年代际转变有关。已经有研究发现在太阳活动较强的年份,AO/NAO的信号更为活跃,其信号可延伸至欧亚东部及其下游区域,其信号与我国冬季气候的联系也在太阳活动较强时更紧密(Kodera and Kuroda,2005;王林等,2021),因此,太阳活动的强度在很大程度上使得AO信号与东亚冬季气候的相关产生变化(王瑞丽等,2015;黄艳艳和王会军,2020),而根据太阳10.7 cm辐射通量的时间序列(图略),近11 a太阳活动处在较弱的位相,这可能是AO/NAO与寒潮频次相关下降的原因之一。

表3 AO/NAO负位相频率与寒潮频次和急流切变正位相频率的相关

图10 AO、NAO负位相频率(标准化)的时间变化特征(横线为近11 a的平均)Fig.10 Temporal variation characteristics of AO and NAO negative phase frequencies (normalized),with the horizontal line representing the average of the past 11 years