烏拉爾阻塞是烏拉爾山地區高緯度持續性大尺度的經向環流異常💉，其異常活躍時會在歐亞大陸中緯度造成寒潮等極端天氣。近年來，北極海冰持續減少🗡🛑，冬季北極增暖遠快於全球平均。此前有研究指出🚵🏿‍♂️，冬季烏拉爾阻塞的活動會受到北極海冰融化和北極增暖的影響：當冬季巴倫支-喀拉海海冰較少、增暖加強時🧕🏻💅🏿，冬季烏拉爾阻塞增多並且呈現準定常特征👶🏼。這一發現對歐亞大陸中緯度極寒天氣的預測有重要指示意義🚴🏿‍♀️。但是🤾🏽‍♂️，近期觀測顯示，在巴倫支-喀拉海海冰極少的冬季🦼，烏拉爾阻塞快速向西移動。在博士後創新人才支持計劃（BX20200087）的支持下，沐鸣2博士後陳曉丹，聯合中科院大氣所、美國哥倫比亞大學、挪威卑爾根大學和美國西北太平洋實驗室的學者針對這一反常現象進行了深入探究🈵↕️，分析了不同北極增暖背景下烏拉爾阻塞對北極增暖的響應機製🪙，揭示了烏拉爾阻塞對北極增暖的非線性響應，指出了平流層過程在北極強增暖情境下對烏拉爾阻塞的調製作用。美國氣象學會期刊《Journal of Climate》於近日刊登了相關研究成果。

通過資料分析和大氣環流數值試驗，該研究構建了一系列情景來代表不同強度的巴倫支-喀拉海增暖。隨著增暖加強，阻塞在烏拉爾地區的局地維持時間先增加後減少（圖1）。當增暖較弱時💇🏼‍♂️，巴倫支-喀拉海附近的溫度升高、位勢渦度減小，上遊北大西洋地區位渦增大、溫度降低😕，因此歐亞中高緯度位勢渦度經向梯度減弱⏯，北大西洋至西歐地區的西風加強。弱位渦梯度的背景環流下烏拉爾阻塞能量頻散減弱，生命周期延長👨🏽‍🏭，而上遊西風加強阻礙了烏拉爾阻塞西移，因此阻塞可以在烏拉爾地區長期維持📫。此情境下👕，對流層低層的北極增暖不能引起平流層環流的劇烈變化，烏拉爾阻塞的變化僅受到對流層路徑的影響🤽🏽‍♂️。當巴倫支-喀拉海的增暖逐漸增強，對流層行星波的振幅放大且向上傳播，引起平流層極渦減弱🌤。平流層信號下傳至對流層形成類似北大西洋濤動負位相的環流異常，抵消了對流層路徑在北大西洋高緯度形成的低壓異常👩🏼‍🎓，致使北大西洋西風減弱，引導烏拉爾阻塞向西移動。研究者通過設計數值試驗關閉了平流層下傳的影響，發現強增暖情境下烏拉爾阻塞的西退特征消失（圖2），結合背景環流的變化🟤，進一步證實了北極增暖影響烏拉爾阻塞中平流層過程的調製作用（圖3）。

烏拉爾阻塞是天氣到季節尺度預測的重要因子，這一工作首次提出了烏拉爾阻塞對北極增暖的響應是非線性的🖖🏻，強烈依賴於北極增暖的強度，並指出平流層-對流層耦合在北極增暖調製烏拉爾阻塞過程中的重要作用，對相關領域的後續研究提出了新的挑戰。

論文信息🆓：Chen, X., Luo, D., Wu, Y., Dunn-Sigouin, E., & Lu, J. (2021). Nonlinear Response of Atmospheric Blocking to Early Winter Barents–Kara Seas Warming: An Idealized Model Study, Journal of Climate, 34(6), 2367-2383.

論文連接：https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0720.1

圖1 巴倫支-喀拉海不同增暖情境下（自左到右增暖加強）烏拉爾阻塞日的發生頻率（紅線）🏘，烏拉爾阻塞事件的持續時間（藍線）和事件數量（柱形）。

圖2 巴倫支-喀拉海不同增暖情境中，存在（第一行）和不存在（第二行）平流層過程幹預時，烏拉爾阻塞事件緯向移動的對比。

圖3 巴倫支-喀拉海不同增暖情境中對流層（第一行）和平流層（第二行）過程對500-hPa高度場的影響。北大西洋高緯度區域平均的500-hPa高度場異常在不同情境中的變化（第三行）。