2024年7月至8月，南极上空罕见地连续发生了两次“平流层爆发性增温”（Sudden Stratospheric Warming，简称 SSW）事件，尽管没有导致极涡崩溃，却打破了多个历史纪录，7月的SSW事件（简称SW07）10 hPa极区平均气温骤升17℃，打破1992年历史纪录，为自1979年卫星观测以来冬季最早的SSW事件。随后8月的SSW事件（简称SW08）10 hPa极区平均气温再次骤升17℃，极地涡旋被严重削弱甚至拉伸变形。这项研究由中国科学技术大学字俣丞博士生作为第一作者，中国科学院大气物理研究所肖子牛研究员与加拿大科学家Zhenxia Long博士为共同通讯作者，论文已在国际权威期刊 Geophysical Research Letters 正式发表。
研究发现，两次SSW事件的发生与6月南极罗斯海和阿蒙森海的严重海冰损失密切相关，这导致异常“阻塞高压”维持在南极周边，并触发强烈的行星波向上传播，扰动平流层。同时，南极上空的极地涡旋早已因“预调节状态”变得脆弱，使得行星波共振更容易发生，最终在平流层造成剧烈增温。此外，低纬臭氧向极地输送增强，进一步加热南极高空，为SSW提供热源，也推动了臭氧浓度创下卫星观测以来新高。
研究指出，第一次SW07事件为第二次SW08事件“铺路”——通过下传的南极涛动（SAM）负位相信号，诱发新一轮阻塞型天气，触发行星波，从而再次驱动SSW。此外，两次SSW事件还可能对澳大利亚西部的历史性热浪有所影响。文章强调，南极SSW事件虽少见，但其在极地—中纬度之间的大气耦合中起到关键作用，未来或可作为南半球极端天气的先导信号。研究揭示了海冰变化—阻塞高压—平流层预调节—行星波—SSW—臭氧恢复之间复杂的联动机制，为理解南半球极地气候演变和极端事件预测提供了重要科学依据。
该研究得到了国家自然科学基金重大项目（42394123和42394122）、加拿大戴尔豪斯大学（Dalhousie University, TCA-LRP-20240B-1.1-WP6JS）和国家留学基金委（CSC, 202306340119）的共同支持。
论文信息：
Zi, Y., Long, Z., Sheng, J., Lu, G., Perrie,W., & Xiao, Z. (2025). The suddenstratospheric warming events in theAntarctic in 2024. Geophysical ResearchLetters, 52, e2025GL115257. https://doi.org/10.1029/2025GL115257
图 1. 各子图时间序列如下：（a）每日 10 hPa MERRA-2 再分析纬向平均温度，平均范围为 60°S–90°S（红线）；（b）每日 10 hPa MERRA-2 再分析 60°S 纬向平均纬向风（红线）；（c）每日 2 hPa、45°S 处的 E–P 通量散度距平（红线，单位：100 m/s/day）；（d）每日 10 hPa、55°S–75°S 平均的纬向涡度势梯度距平（红线），时间范围均为 2024 年 6–8 月。（e）2024 年 7 月至 8 月的每日标准化南半球年环模（SAM）指数。图中所有横坐标的刻度表示每月第一天，虚线表示 2024 年 7 月 13 日和 8 月 5 日。图（a）和（b）中的黄色线为 1981–2020 年的日气候平均值，灰色阴影分别表示 1979–2023 年冬季日值的第 25/75 百分位（深灰）、第 10/90 百分位（次深灰）及最大/最小值（浅灰）。
图 2. 各子图时间序列如下：（a, c）250 hPa 位势高度的空间分布（等高线，单位：dagpm）及其距平（填色，单位：dagpm）；（b, d）250 hPa 位势高度距平的第二波型分量（填色，单位：dagpm）及其气候态（等高线，单位：dagpm），分别对应（a–b）2024 年 7 月 7 日和（c–d）2024 年 7 月 26 日；（e–f）与图 1a 类似，但为从 250 hPa 和 100 hPa 位势高度计算的波2振幅（红线）；（g–h）2023 年和 2024 年 6 月的月平均海冰浓度距平（填色，单位：百分比）和海平面气压距平（等高线，单位：Pa）；（i–j）1982–2024 年间，南极地区 6 月海冰浓度距平与 7 月和 8 月 10–30 hPa、60°S–90°S 平均温度之间的相关系数分布图，点状区域表示在 95% 置信水平上显著；（k）与图 1a 类似，但为 2023 年 3 月至 8 月（绿线）和 2024 年同期（红线）的每日海冰范围距平；（m）标准化的温度距平指数时间序列，包括 7 月（T7）和 8 月（T8）10–30 hPa、60°S–90°S 平均温度距平，以及罗斯海和阿蒙森海（180°W–90°W）区域平均的海冰浓度距平指数（ICE6，已乘以 –1，表示海冰减少）。
图 3. 各子图时间序列如下：与图 1a 类似，但为 2024 年 6 月至 8 月每日纬向平均涡动热通量（在 10 hPa 和 100 hPa）以及臭氧总柱量的时间序列（红线），平均范围为 45°S–75°S。 （a–b）10 hPa 和 100 hPa 的总涡动热通量；（c–d）10 hPa 和 100 hPa 的非线性项；（e–f）10 hPa 和 100 hPa 的非线性项的波1分量；（g–h）10 hPa 和 100 hPa 的非线性项的波2分量；（i）1980–2024 年 7 月，45°S–75°S 平均的 10 hPa、45 天滑动平均的涡动热通量（月平均值，蓝线），灰色柱状表示 7 月的历史最大值和最小值；（j）与图 1 类似，但为每日臭氧总柱量；（k）1980–2024 年 7 月的臭氧总柱量月平均值，蓝线表示 ERA5 再分析数据，红线表示 NASA 数据。
