冬季欧亚大陆大型斜脊的形成和维持机理及与中国大范围持续性低温事件的关系

The formation and maintenance of the large-scale tilted ridge over Eurasia is a caussative factor of the extensive and persistent extreme cold event in China. the large-scale tilted ridge over Eurasia has a close relationship with the blocking, but its shape, structure, and spatial and time scales are distinct from those of blocking. On the medium- and extended time scale, this study tries to summarize its typical features of life cycle and its influence on the wintertime persistent large-scale cold air activity over China; This study aims to investigate the formation and maintenance mechanism of the large-scale tilted ridge over Eurasia in depth, in terms of the distribution of the blocking activities, transient eddy feedback forcing and the energy dispersion process of the low-frequency Rossby waves; This project also constructs a conceptual model of the large-scale tilted ridge over Eurasia and its influences, and it is supposed to give clues and evidences to the medium- and extended scale weather forecast of the wintertime extensive and persistent low temperature event in China. Key words: Large-scale tilted ridge over Eurasia, Blocking, Rossby wave, Transient eddy, Cold event

欧亚大陆大型斜脊的形成和维持是我国大范围持续性极端低温事件的一个重要原因。欧亚大陆大型斜脊是与阻塞高压既有联系，但在形态、结构以及时间和空间尺度上都不同的一类环流系统。本项目在中期-延伸期时间尺度上，总结不同类别欧亚大陆大型斜脊的生命史特征及其对我国冬季持续性大型冷空气活动的影响；拟从阻塞高压活动的整体分布、高频瞬变波的反馈强迫以及低频Rossby波的能量频散过程等角度切入，深入研究欧亚大陆大型斜脊形成和维持的物理机理；建立一个欧亚大陆大型斜脊及其影响的概念模型，为我国冬季大范围持续性低温事件的中期-延伸期预报提供思路和依据。 关键词：欧亚大陆大型斜脊，阻塞高压，Rossby波，瞬变涡动，低温事件

本项目在中期-延伸期时间尺度上总结了冬季不同类型欧亚大陆大型斜脊（LSTR）的生命史及其与我国大型冷空气活动的联系，并揭示了欧亚大陆LSTR形成和维持的物理机理。主要研究成果如下：（1）建立了大型斜脊斜槽系统的客观识别方法。该方法可用于大型斜脊斜槽系统的业务监测；（2）按照峰值日纬向尺度（ZS）将欧亚大陆LSTR分为30≤ ZS <60、60≤ ZS <90以及90≤ ZS <150三大类。在此基础上，利用SOM方法对后两类LSTR事件进行了更详细的分类；（3）90≤ ZS <150 LSTR事件的第一类可引发类似于中国寒潮的大型冷空气活动，第二类则可导致大范围持续性冷空气活动。60≤ ZS <90 LSTR事件的第二类也与寒潮活动相伴随，第三类则可导致大范围持续性冷空气活动。其余的各类与我国冷空气活动的关系较弱；（4）在中国大范围持续性低温事件中，随着LSTR纬向尺度的增加阻塞高压的范围也扩大。而在普通寒潮事件中，LSTR主要由阻塞高压组成，两者基本一致。这表明，尽管阻塞高压是LSTR的一部分，但两者互为依存；（5）基于PTD方法的动力学分析表明，大型斜脊系统形成和持续维持是大型扰动的准定常性和发展性相结合的结果。LSTR形成过程是能量频散作用、正压发展作用以及斜压作用之间的相互匹配和相互制衡的结果。LSTR维持过程是由正压发展作用和斜压作用主导并克服能量频散过程的结果。当能量频散作用主导时LSTR事件也随之衰亡。LSTR的维持时间与西伯利亚高压的位置、强度以及空间尺度密切联系。西伯利亚高压可以一方面使LSTR扰动增强，另一方面也可使高层大型扰动保持各向异性特征，使扰动的正压发展得以持续。这些成果可为我国冬季大型冷空气活动的中期-延伸期预报提供新的依据。