研究方向
平流层爆发性增温（Stratospheric Sudden Warming，SSW）是指冬春季平流层高纬至极区的大气温度在短时间内骤增的现象，其形成机制尚不明确。本研究利用梁湘三教授创建的新的泛函工具，多尺度子空间变换（MWT），以及基于多尺度子空间变换的局地多尺度能量与涡度分析（MS-EVA）方法，对2012~2013年冬季平流层发生的爆发性增温（SSW）的内在动力学过程进行了诊断。首先用MWT将各个场重构于三个尺度子空间，即平均尺度、爆发性增温尺度（或SSW尺度子空间）和天气尺度子空间。研究结果表明，这次强增温事件可被分为三个阶段，即快速增温阶段，增温维持阶段和增温衰退阶段，每一阶段都有不同的动力机制。在快速增温阶段（12月28日至1月10日），极地迅速增长的温度是由于SSW尺度子空间上很强的向极的热量通量和极区内的斜压不稳定引起的正则传输（有效位能从平均尺度子空间传输到SSW尺度子空间）共同造成的。在这个过程中，显著增加的有效位能（APE）转换并储存到了SSW尺度子空间的动能（KE）中，导致了极夜急流的反转。在增温维持阶段（1月11——25日），增暖的机制完全不同：先前储存在SSW尺度子空间上的动能又转换回到相同尺度子空间的有效位能中，与此同时，十分重要的是，在这个时间段中，阿拉斯加地区有很强的正压不稳定，使得动能从平均尺度子空间传输到SSW尺度子空间上，维持了增高的温度。平均尺度子空间的动能主要来自对流层，这与经典的波流相互作用中行星波上传理论相一致。增温衰减阶段，温度降低，系统又恢复到了正常的状态。
图一 2013年1月平流层爆发性增温主要过程的物理示意图 （a）快速增温阶段（b）在增温维持阶段。
◆ 发表论文
Xu Fen, and X. San Liang, 2017: On the generation and maintenance of the 2012- 2013 sudden stratospheric warming.J.Atmos.Sci.,DOI:10.1175/JAS-D-17-0002.1.