北半球冬季寒潮低温事件是每年都发生、影响范围最广的灾害性天气,对居民生活、农业生产、交通运输等具有重大影响。寻找有效的寒潮低温事件指示因子,是目前关于寒潮监测和预报的主要难题。中国科学院大气物理研究所博士研究生虞越越的博士论文系列研究指出,虽然目前业务预报常用的北极涛动(AO)/北大西洋涛动(NAO)指标,可以指示某月或某年中纬度的异常冷暖状况,但依然无法指示寒潮低温事件发生的时间和强度。
虞越越的论文研究发现,大气经向质量环流的强度变化是决定冬季大范围寒潮爆发的本质原因,据此提出了一个适用于所有时间尺度、可预示寒潮低温事件发生的质量环流指标。具体地,高质量环流指数时,将有更多的低层冷空气经两个大陆和中亚-东欧地区向南爆发,预示一周后北美、东亚及中亚-东欧地区将发生寒潮低温事件。
该工作还指出,作为目前寒潮低温事件指示因子的AO,本质上是大气经向质量环流对极区质量收支调控作用的结果,取决于质量环流高层向极地质量输送支和低层向赤道质量输送支的相对变化,因此与寒潮低温事件的关系具有很大的不确定性。
该成果于2015年在美国气象学会(AMS)期刊Journal of Atmospheric Sciences(《质量环流与寒潮低温事件的统计关系和机制研究》)和美国地学联盟(AGU)期刊Geophysical Research Letters(《AO和质量环流指数作为寒潮低温指示因子的优劣比较及关系研究》)发表。