东北是我国最大的平原地区及粮食生产基地。2017年3-7月，东北发生了1979年以来最严重的一次跨季度持续性干旱，直接经济损失达70亿元。研究干旱的形成机理对其早期预警及灾害应对有重要意义。东北属于气候过渡带，除受高、低纬过程影响外，陆面和大气之间的耦合过程对干旱事件有较强的调制作用。大部分工作多关注局地陆气耦合的影响，非局地陆气耦合对持续性极端干旱的作用机理尚不明确。
我院袁星教授团队针对2017年发生的东北春夏连旱事件，通过大气动力诊断和数值模拟，研究了非局地陆气耦合对此次干旱的影响过程和机理。结果表明，干旱在3月份由北极涛动（AO）正位相触发；4-7月，源自大西洋的准定常波列向下游传播，在贝加尔湖南侧区域形成反气旋式异常中心，反气旋东侧的持续性北风异常导致其下游东北发生了春夏连旱。该反气旋之所以能够长时间维持，与贝湖南侧陆气耦合对大尺度波列的锁相增幅效应密切相关。贝湖南侧表层土壤湿度-大气边界层之间发生了强的持续性干耦合，陆气间“干越干”的水分正反馈循环过程导致感热向上输送，从而在大气低层形成了准定常热源；而在高层，准定常波列引起的下沉运动使得云量减少，导致大气对地面长波辐射吸收减弱，形成了异常冷源。上冷下暖的垂直加热异常有利于位涡负异常（反气旋）的产生，使得贝湖南侧反气旋能够长期维持（图1）。针对上述诊断结果，设计数值试验进行机理验证，定量分析了上游（贝湖南侧）陆气耦合对下游（东北）干旱的贡献（图2），发现贝湖南侧土壤湿度负异常可以解释东北降水负异常的65%。上述影响过程可认为是极端干旱过程中陆气耦合以大尺度环流为媒介产生的非局地效应。
两篇论文均发表于地学1区期刊《Journal of Climate》，第一作者为曾鼎文博士（现为中国气象局干旱所副研究员），通讯作者为其导师袁星教授。
图1.贝加尔湖南侧陆气耦合通过与大尺度波列相互作用，导致下游东北春夏连旱的作用机理示意图。
图2.区域气候模式WRF控制试验减去敏感性试验结果，(a)降水异常（mm/day），(b) 500hPa位势高度异常（gpm）。控制试验：2017年实况模拟。敏感性试验：贝湖南侧土壤湿度人为设定为气候态值，其它条件与控制试验一致。
论文信息：
Zeng, D., X. Yuan* and J. K. Roundy, 2019: Effect of Teleconnected Land–Atmosphere Coupling on Northeast China Persistent Drought in Spring-Summer of 2017. Journal of Climate, 32, 7403-7420. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0175.1
Zeng, D., and X. Yuan*, 2021: Modeling the Influence of Upstream Land-atmosphere Coupling on the 2017 Persistent Drought over Northeast China. Journal of Climate. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0650.1