在全球变暖的背景下，极端温度事件已成为最具社会影响力的气候风险之一，对公共健康、能源安全、农业生产及生态系统稳定构成严重威胁。欧亚大陆作为中高纬地区人口最密集、经济活动最活跃的区域，近年来频繁经历“冷冬—炎夏”的双重考验：冬季极端寒潮频发，夏季破纪录热浪不断。已有研究多分别独立探讨冬、夏季极端温度事件，通常将寒冬归因于大气环流异常，酷暑则强调土壤湿度反馈或阻塞高压等的作用。然而，一个有趣且关键科学问题尚缺乏解答：冬季极端低温与随后夏季极端高温之间是否存在物理关联？若存在，这种极端温度的跨季节“气候记忆”机制是如何建立的？近日，中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟与应用全国重点实验室陈尚锋研究员团队基于资料诊断分析与数值模拟试验较为系统地解答了上述问题。

团队经过研究发现，欧亚地区存在显著的“冷冬—炎夏”跨季节温度异常反转现象（图1）：当冬季极端低温事件偏多时，次年夏季则会出现更多的极端高温事件，反之亦然。研究表明，这种极端温度事件的跨季节反转与冬、夏季北极涛动位相转换密切相关。具体而言，冬季北极涛动处于负位相时，次年夏季更倾向转为正位相，从而导致欧亚地区由冬季偏冷向夏季炎热的极端化转变。

进一步的机制分析揭示，北极涛动的位相转换受北大西洋海—气相互作用与北极冰—气耦合过程的协同驱动（图2）。一方面，冬季北极涛动负位相导致欧亚高纬西风减弱，极地冷空气南侵加剧，引发欧亚冬季极端低温事件。同时，北极涛动负位相可以在北大西洋激发出海温异常三极型，该海温异常通过海—气相互作用持续至次年夏季，促进北极涛动正位相的建立，进而导致欧亚夏季极端高温事件的发生。另一方面，冬季北极涛动相关的大气环流异常通过水汽输送等过程减少巴伦支海和喀拉海海冰。冬季海冰异常减少通过冰—气相互作用过程维持至次年夏季，进一步促进北极涛动正位相环流型的建立，从而与北大西洋海温形成叠加而实现放大效应。

北大西洋海温与北极海冰的协同作用，共同驱动了欧亚从冷冬到炎夏的跨季节转变。该成果不仅提高了对欧亚极端温度季节演变特征和机制的认识，也为夏季极端高温事件的预测提供了新的前兆信号与科学依据。成果发表于Environmental Research Letters。论文第一作者为大气所博士研究生朱莹，通讯作者为陈尚锋研究员和浙江大学吴仁广教授，其他合作者包括大气所王志彪副研究员、云南大学陈文教授、加拿大环境部余斌研究员和北京城市气象研究院宋林烨研究员。本研究得到了国家自然科学基金和云南省自然科学基金的联合资助。

论文信息：

Zhu, Y., Chen, S.-F., Wu, R., Wang, Z.-B., Chen, W., Yu, B., and Song, L.-Y. 2026: Eurasia’s transition from colder winters to hotter summers driven by North Atlantic air–sea interaction and Arctic sea ice anomalies. Environmental Research Letters, 21, 034028, https://doi.org/10.1088/1748-9326/ae4116.

图1. 欧亚冬—夏跨季节温度反转的主模态及其演变特征。(a) 冬季地表气温距平SVD第一模态的空间分布（粉色方框表示欧亚北部关键冷区）；(b) 夏季地表气温距平SVD第一模态的空间分布（蓝色方框表示欧亚东南部关键暖区）。灰色圆点表示通过95%置信水平显著性检验的区域；(c) SVD第一模态对应的冬季和夏季地表气温扩展系数时间序列；(d) 欧亚北部关键冷区与欧亚东南部关键暖区区域平均地表气温的年际变化时间序列；(e) 欧亚北部冬季寒潮事件与欧亚东南部夏季热浪事件的年际变化时间序列。

图2. 北大西洋海—气相互作用与北极冰—气耦合协同驱动欧亚冬—夏温度异常反转的物理机制示意图。冬季（上）：北极涛动处于负位相，中纬度西风急流减弱，极地冷空气向南侵入，导致欧亚大部气温偏低。同时，北大西洋海温呈现暖—冷—暖的三极型分布，巴伦支海—喀拉海海冰偏少。夏季（下）：北大西洋三极型海温异常与北极海冰偏少持续存在，协同驱动大气环流向北极涛动正位相转变，欧亚夏季气温偏高，从而形成欧亚冬—夏跨季节温度异常反转。