2023年12月，我国经历了一次与温度相关的“天气鞭打事件”，地表气温突然从12月初的极暖变为中旬的极寒，其中发生在12月12日至16日第二次大范围降温最为强烈，东亚部分地区的降温幅度达8°C 以上。
为深入理解本次寒潮过程的发生发展机制，本研究基于边界位涡环流（PVC）理论框架，系统分析了穿越对流层顶向下PVC强迫、上对流层锋的演变以及垂直运动与地表冷空气爆发之间的联系。研究结果表明，12月上旬，西伯利亚和中亚上空平流层下部存在一个显著的正位涡物质异常库，并伴有异常向下的PVC。至12月12日，伴随着对流层顶PVC辐合，东亚上空形成了两支上对流层锋，北支对流层锋首先出现在75°E附近，随后沿中纬度急流向东南方向传播。由于地形的β效应，北支对流层锋移动速度快于南支，导致两支对流层锋在青藏高原东部合并，形成一个高位涡物质的东亚深槽（图1）。槽线上的PVC强烈辐合并向下入侵，在其西侧的槽后及槽线上的冷平流激发了强烈的下沉运动。下沉运动到达地面，促使地表西伯利亚高压发展，最终冷平流席卷东亚，导致寒潮爆发。
本研究从PVC理论视角阐明了冬季对流层顶强迫与地表极端冷事件之间的动力联系，强调了对流层顶的边界位涡强迫对对流层激烈天气发生发展的重要影响，为冬季寒潮的发生发展提供了新的理解视角，也为寒潮的延伸期预报提供了潜在的参考依据。
该成果于近期在线发表于《Journal of Climate》。论文的第一作者为中国科学院大气物理研究所的李言蹊，通讯作者为中国科学院大气物理研究所刘屹岷研究员和生宸副研究员，合作者包括中科院大气所吴国雄院士，何编研究员和毛江玉研究员。本研究得到了国家自然科学基金的资助（42288101和42305057）。
论文信息：
Li Y, Wu G, Liu Y, et al, 2025. The Influence of Tropopause Potential Vorticity Circulation Forcing on the Development of the East Asian Cold Wave in December 2023[J]. Journal of Climate, 38, 7659–7708. DOI: 10.1175/JCLI-D-25-0223.1.
