冬季亚洲中纬度极端低温事件与巴伦支—喀拉海异常增暖的关系及联系机制

李言蹊 陈海山

1 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室，南京 210044

2 南京信息工程大学大气科学学院，南京 210044

1 引言

北极近地表气温的上升几乎是近几十年全球增暖的两倍，这一现象被称为“北极放大”。大量研究认为极地外热量、水汽向极输送（Cai,2005,2006;Graversen,2006;Lu and Cai, 2010;Lee,2014;Ding et al.,2014;Krishnamurti et al.,2015;Li et al.,2019）和北极海—冰—气相互作用的正反馈（Screen and Simmonds,2010;Serreze and Barry,2011;Serreze et al.,2012）是北极放大的可能原因。

在全球变暖大背景下，20世纪90年代末以来中纬度大陆冬季气温却呈现下降趋势（Cohen et al.,2014;梁苏洁等,2014;Kug et al.,2015），欧亚大陆多次受到强寒潮的影响。伴随冷空气爆发，远东地区出现气温骤降、冰冻、雨雪（Ding et al.,2008;卫捷等,2008;Gong et al.,2014;Ma et al.,2018;武炳义, 2019）。例如，2016年1月下旬东亚经历了一次严重的极端低温事件。这股寒潮横扫中国东部甚至泰国南部，导致东亚地区地表气温极低，在越南北部造成冬季降雪。已有学者对于亚洲中纬度寒潮及极端低温进行了大量研究（Ding,1990;Takaya and Nakamura,2005;张宗婕和钱维宏,2012）。研究认为乌拉尔山附近的高压脊发展是寒潮中短期过程的关键系统，乌拉尔阻塞相增强能够加强地面冷高压；而西伯利亚高压的增强及其向东亚移动是产生和维持寒潮的重要因素（Takaya and Nakamura,2005;王遵娅和丁一汇,2006;Park et al., 2014;谭本馗和陈文, 2014;Shi et al.,2018;李亚飞和任荣彩,2019）。

伴随北极异常增暖，中纬度的天气系统也发生深刻了变化。许多学者指出，北极增温快于中纬度地区，使得副极地西风减弱，环流经向性增大（Francis and Vavrus,2012），罗斯贝波传播速度变慢（Screen and Simmonds,2014），造成了部分地区更频繁的阻塞事件和极端天气事件（Liu et al.,2012; Feng and Wu,2015;Luo et al.,2016;Yao et al.,2017; Ma et al.,2018; 李 牧 原 和 罗德 海,2019）。Kug et al.（2015）基于CMIP5模式结果和观测数据，发现巴伦支—喀拉海异常增暖明显超前于东亚降温；巴伦支—喀拉海异常增暖，通常伴随其上空反气旋异常和其下游中纬度槽的加深，在这种环流背景下，乌拉尔阻塞的持续时间变长（Yao et al.,2017），进而在中纬度地区产生持续性冷却，为东亚严冬提供了有利条件。Nakamura et al.（2015）研究表明11月海冰减少会使向上的辐射、感热和潜热增加，激发罗斯贝波在极地向上和自极地向中纬度的传播；东亚气旋性异常被认为是对巴伦支海海冰减少引起的稳定罗斯贝波的响应，Honda et al.（2009）和武炳义等（1999）的研究也给出了较为一致的结论。

尽管大量研究阐述北极与中纬度之间的联系，但其机制还存在相当大的不确定性（Barnes and Screen,2015;McCusker et al.,2016;Sun et al.,2016），这可能是低信噪比及缺乏完备的动力理解等原因造成的（Cohen et al.,2014;Overland et al.,2016;Gu et al., 2018）。已有研究表明，西伯利亚高压增强有利于极端低温频发（Gong and Ho,2002;Liu and Zhu,2020），乌拉尔阻塞增强有利于西伯利亚高压增强（Takaya and Nakamura,2005），而巴伦支—喀拉海异常增暖通常伴随乌拉尔阻塞正异常（Kug et al.,2015;Luo et al.,2016）。本文拟通过统计和诊断，深入讨论巴伦支—喀拉海异常增暖导致亚洲中纬度极端低温频发的动力机制，试图解决以下几个问题：（1）确定亚洲中纬度极端低温事件发生频次与巴伦支—喀拉海异常增暖的关系，通过对温度进行时间尺度分解后的概率密度分析，发现其季节循环尤其对中纬度前冬的偏冷与巴伦支—喀拉海异常增暖的关联；（2）揭示巴伦支—喀拉海异常增暖伴随西伯利亚冷高压异常的可能机制；（3）进一步通过对热力学方程的诊断，评估水平温度平流、垂直运动、非绝热加热异常对亚洲中纬度近地面局地温度变化增强的贡献，阐述了在巴伦支—喀拉海异常暖年前冬异常偏冷对应的动力学过程。

2 资料和方法

本文所用资料为NCEP-DOE的高斯格点日最高、日平均、日最低2 m气温再分析资料；月平均、日平均的风场、位势高度场的再分析资料，空间分辨率为2.5°×2.5°（Kanamitsu et al.,2002）。为了区分温度季节内扰动和季节循环成分，我们对日平均2 m气温资料用Lanczos滤波方法进行时间尺度90天以下的和90天以上的Laconz滤波（Duchon,1979）。

此外，本文参照世界气象组织（WMO）世界气候研究计划（WCRP）的气候变率和预测研究项目（CLIVAR）中气候变化检测、监测和指数专家组（ETCCDMI）推荐使用的极端天气气候事件监测指标（表1）。

表1 极端温度指数定义Table 1 Definition of extreme temperature indices

为了诊断大气环流异常对巴伦支—喀拉海异常增暖的响应，量化波动能量的传播，本文利用Takaya and Nakamura（2001）定义的波活动通量。波活动通量的方向为群速度传播方向，其辐散、辐合能够表征波包的源、汇。在β平面、p坐标系中，波活动通量为

其中，ψ′为扰动地转流函数，即为当年冬季平均与气候态平均地转流函数之差；U、V为背景场的纬向风、经向风；|U|为气候态风场的数值大小，S2为静力稳定度参数，CUM表示扩展波活动的位相传播，对于冬季平均可以忽略。

为了诊断温度平流、垂直运动、非绝热加热对于局地温度变化的贡献，讨论巴伦支—喀拉海异常增暖背景下，亚洲中纬度冬季极端低温频发的原因，本文采用p坐标系中的热力学方程：

其中，Sp=RT/Cp p−∂T/∂p=−T/θ·∂θ/∂p，只要实际递减率小于干绝热递减率，Sp为正。J是辐射、感热、潜热对单位质量流体的加热率。非绝热加热项的计算为热力学方程中局地温度变化与温度平流项、垂直输送项之差。

3 冬季巴伦支—喀拉海异常增暖与亚洲中纬度极端低温的关系

已有研究表明，巴伦支—喀拉海附近的异常增暖会使得大气环流形势变化导致亚洲中纬度降温（Kug et al.,2015;Luo et al.,2016;Yao et al.,2017;Ma et al.,2018）。根据Kug et al.（2015），定义巴伦支—喀拉海（70°～80°N，30°～70°E）区域平均并作标准化处理后的2 m气温为ARTI（Arctic temperature index）。为了验证中纬度欧亚大陆极端低温频发与巴伦支—喀拉海异常增暖的联系，对亚洲中纬度的冷昼、冷日、冷夜日数和去趋势前、后的ARTI进行相关分析（图1），结果表明，虽然各相关系数数值上存在差异，但在亚洲中纬度的冷昼、冷日、冷夜日数基本与去趋势前、后ARTI呈现明显的正相关。即巴伦支—喀拉海异常增暖通常对应亚洲中纬度极端低温频发。

图1 中纬度欧亚大陆冬季（a、b）冷昼、（c、d）冷日、（e、f）冷夜日数与去趋势前（左列）、去趋势后（右列）ARTI相关系数空间分布。打黑（绿）点区域通过0.05（0.1）显著性水平student-t检验；黑框表示亚洲中纬度（35°～50°N，50°～130°E）区域Fig.1 Spatial distributions of correlation coefficients between (a, b)TX10P,(c,d)Tave10P,(e,f)TN10Pand ARTI before detrending(left column),ARTI after detrending (right column).Black (green)dotsdenote theregions with significance level at 0.05(0.1) with student-t test.Black box indicates the region of mid-latitude Asia (35°–50°N，50°–130°E)

北极放大这一现象出现于近几十年，且21世纪以来增暖最为明显。北极放大虽与自然变率如ENSO（Li et al.,2019）、PDO（Pacific Decadal Oscillation；Trenberth et al.,2014）存在联系，存在一定的年际变化和年代际变化，但本文更多强调其出现的非线性、不可逆的趋势对亚洲中纬度冬季气候影响。故选取1981/1982、1985/1986、1986/1987、1988/1989、1993/1994、1996/1997、1997/1998、2003/2004年为ARTI负异常年（ARTI＜−1），即巴伦支—喀拉海冷异常年；2004/2005、2005/2006、2007/2008、2011/2012、2012/2013、2015/2016、2016/2017、2017/2018年为ARTI正异常年（ARTI>1），即巴伦支—喀拉海暖异常年。

为了诊断亚洲中纬度局地2 m气温的变化，给出巴伦支—喀拉海冷、暖异常年份亚洲中纬度区域平均的2 m日平均气温冬季的变化曲线（图2）。不难发现，巴伦支—喀拉海暖异常年亚洲中纬度前冬局地温度变化明显大于巴伦支—喀拉海冷异常年亚洲中纬度前冬局地温度变化，为极端低温的频发提供有利条件。

亚洲中纬度冬季温度的变化可视为季节内扰动叠加在季节循环之上。将时间尺度小于90天的部分视为季节内扰动，将时间尺度大于90天的部分视为季节循环。在巴伦支—喀拉海暖异常年季节循环的振幅明显大于气候态（图2）。将亚洲中纬度冬季日平均温度距平（图3a）及其季节循环（图3b）和季节内扰动（图3c）进行概率密度分析，在巴伦支—喀拉海暖异常年出现冷日的概率是近40年出现冷日的概率的1.90倍，而季节循环温度扰动出现小于1979/1980～2018/2019年冬季季节循环温度扰动达到升序第10个百分位日数的概率是近40年的2.61倍，季节内温度扰动出现小于1979/1980～2018/2019年冬季季节内温度扰动达到升序第10个百分位日数的概率是近40年的0.90倍。即在巴伦支—喀拉海暖异常年季节内温度扰动叠加与更大振幅的季节循环之上，更加有利于极端低温的发生。

图2 亚洲中纬度（35°～50°N，50°～130°E）区域平均ARTI负异常年（蓝色细线）、ARTI正异常年（红色细线）、1979/1980年至2018/2019年冬季逐日气候态（黑色实线）的2 m气温；21天滑动平均后ARTI负异常年（蓝色粗线）、ARTI正异常年（红色粗线）8年逐日平均、1979/1980年至2018/2019年冬季逐日气候态（黑色虚线）的2 m气温（K）序列Fig.2 Regional averagetemperatures(units:K)at 2 m height in mid-latitude Asia (35°–50°N，50°–130°E)for the yearsof negative ARTI anomalies(blue thin lines),the years of positive ARTI anomalies(red lines),the daily climate state in winter of 1979/1980–2018/2019(black solid lines);the daily average in the years of negative ARTIanomalies after 21 day moving average(blue thick lines), the daily average in the years of positive ARTI anomalies after 21 day moving average(red thick lines),and the daily climate state in winter of 1979/1980–2018/2019 after 21 day moving average(black dotted lines)

图3 1979/1980～2018/2019年冬季总体（黑线）、ARTI负异常年（蓝线）和ARTI正异常年（红线）的亚洲中纬度（35°～50°N，50°～130°E）区域平均2 m（a）日平均气温、（b）时间尺度大于90天温度扰动以及（c）时间尺度小于90天温度扰动距平（单位：K）的概率密度（PDF）分布Fig.3 Probability density distributions(PDF)of regional average for(a)daily average temperature,(b) time scale greater than 90-d temperature disturbance,and(c) time scale less than 90-d temperature disturbance anomalies(K)at 2 m in mid-latitude Asia(35°–50°N，50°–130°E),for the winter of 1979/1980-2018/2019(black lines mean),the years of negative ARTIanomalies(blue lines)and the years of positive ARTI anomalies(red lines)

4 冬季巴伦支—喀拉海异常增暖伴随东亚极端低温频发的可能机制

为了分析环流异常和巴伦支—喀拉海异常增暖的联系，挑选出ARTI正异常年与ARTI负异常年进行合成差值（图4）。从合成差值的环流不难发现，巴伦支—喀拉海增暖在靠近巴伦支—喀拉海的洋面最为明显，向对流层顶方向逐渐减弱，且对应着对流层高层波活动通量辐散，能够激发一准定常罗斯贝波向东南方向传播（图4a），在新地岛以西存在一位势高度正异常，且在300 hPa附近异常达到最大，这种位势高度正异常为一深厚的暖高压异常，除了极地近地面地区有浅薄热低压异常，几乎从地面一直延伸到对流层顶；贝加尔湖西南部调整出位势高度负异常，且在300 hPa附近异常达到最大，这种位势高度负异常为一深厚的冷低压异常，从对流层低层700 hPa一直延伸到对流层顶（图4）。值得注意的是，在贝加尔湖西部有显著的下沉运动异常（图4c），近地面西伯利亚的东北风异常增强了冷平流，贝加尔湖附近的低层为冷高压异常（图4b）。

图4 ARTI正异常年与ARTI负异常年（a）300 hPa温度（等值线，范围为−1.5 K～1.5 K，间隔为0.5 K）、位势高度（单位：gpm，填色）、波活动通量（单位：m2 s−2，矢量），（b）2 m温度（等值线，范围为−2 K～6 K，间隔为1 K）、海平面气压（单位：hPa，填色）、10 m风场（单位：m s−1，矢量），（c）（85°N～35°N，57.5°E～137.5°E）温度（等值线，范围为−2 K～12 K，间隔为2 K）、位势高度（单位：gpm，填色）、垂直速度（单位：m s−1，矢量）合成差值场分布。打黑（灰）点区域通过0.05（0.1）显著性水平的t检验；波活动通量、10 m风场、垂直速度只给出通过0.1显著性水平t检验的矢量Fig.4 The distributions of composite differences (ARTI positive yearsminus ARTI negative years) for (a)temperature (coutours from −1.5 K to 1.5 K by 0.5-K intervals),geopotential height (units:gpm,shaded),and wave activity flux(units:m2 s−2,vectors)at 300 hPa,(b)temperatureat 2 m (coutour from −2 K to 6 K by 1-K intervals),sea level pressure(units:hPa,shaded), wind at 10 m(units:m s−1, vector),and (c) temperature from 85°N,57.5°E to 35°N,137.5°E(K,coutour from−2 to 12 by 2),geopotential height(units:gpm,shading),vertical velocity(units:m s−1,vectors).Black(gray)dots denote the regions with significance at the 0.05(0.1)confidence level by t-test.Wave activity flux,wind at 10 m and vertical velocity are only shown significance at the0.1 confidence level with t-test

为了分析巴伦支—喀拉海异常增暖伴随西伯利亚高压异常的原因，图5进行了500 hPa水平风场、温度平流和垂直速度以及300 hPa和近地面辐散风的合成。不难发现，当巴伦支—喀拉海异常暖时，近地面出现显著的异常风场辐合（图5a），伴随上升运动，对流层顶出现显著的异常风场辐散（图5b），在地转偏向力作用下，在西伯利亚上空出现显著的异常偏北气流（Xu et al.,2019）。这种偏北风异常有利于冷平流的增强（图5c）。根据干空气状态方程可得，在等压面上大气温度的降低对应着密度的增加，同等体积的气体质量增大。由于对流层中高层大气质量增加，单位截面积气柱质心偏高，进而增强下沉运动调整气柱质心（图5d）。这种下沉运动的异常的有利于中西伯利亚高原、西西伯利亚平原的对流层底气压升高（Ding,1990;武炳义等,2011），进而产生向东、向南的异常辐散风（图5a），使得异常高压向东向南延伸，即在整个中高纬欧亚大陆对流层低层为一高压异常（图4b）。

图5 ARTI正异常年与ARTI负异常年（a）10 m散度（单位：106 s−1，填色）、散度风（单位：m s−1，矢量）,（b）300 hPa散度（单位：106 s−1，填色）、散度风（单位：m s−1，矢量），（c）500 hPa温度平流（单位：106 K s−1，填色）、水平风场（单位：m s−1，矢量），（d）500 hPa垂直运动（单位：Pa s−1，填色）、水平风场（单位：m s−1，矢量）合成差值；打黑（灰）点区域通过0.05（0.1）显著性水平的t检验。水平风场只给出通过0.1显著性水平t检验的矢量Fig.5 The distributions of composite differences(ARTI positive years minus ARTI negative years)for(a)divergence(units:106 s−1,shaded),divergent wind (units:m s−1,vectors)at 10 m,(b)divergence(units:106 s−1,shaded),divergent wind (units: m s−1,vectors)at 300 hPa,(c) temperature advection (units:106 K s−1,shaded), horizontal wind fields(units: m s−1,vectors)at 500 hPa,and (d) vertical motion (units:Pa s −1,shaded), horizontal wind fields(units: m s−1,vectors)at 500 hPa.Black(gray)dots denote the regions with significance at the 0.05(0.1)confidence level by t-test.Horizontal wind fieldsare only shown the significance at the0.1 confidencelevel by t-test

由于亚洲中纬度前冬局地温度的变化在ARTI正异常年明显大于ARTI负异常年，而前冬更大的局地温度变化有利于极端低温的频发，又因逐日40年气候态的亚洲中纬度区域平均2 m气温在1月23日达到最小（图2），利用热力学方程，从12月1日积分至次年1月23日，积分的计算过程为逐日各项乘以86400秒再求和，比较巴伦支—喀拉海冷、暖异常年水平温度平流、垂直运动、非绝热加热对局地温度变化贡献的差异。巴伦支—喀拉海暖异常时，亚洲中纬度近地面前冬局地温度变化增加，但其原因不尽相同。从850 hPa水平风场（图6b）和对流层中低层垂直运动（图7c）异常来看，图兰低地和我国东北南部、朝鲜、韩国存在显著的偏北风异常进而导致更强的冷平流和下沉运动；而受地形作用，我国长江流域以北、蒙古东部异常偏东气流在垂直方向上主要表现为异常上升运动；准格尔盆地、塔里木盆地主要表现为异常下沉运动。图兰低地的近地面下沉异常造成的绝热增温异常（图7c）和非绝热加热异常（图7d）不足以弥补冷平流异常（图6b、图7b）对局地大气的冷却作用，使得该地区近地面局地温度变化增大（图7a）。而中国新疆、蒙古西部主要依靠非绝热冷却异常（图7d）。蒙古中部、我国内蒙古、甘肃、宁夏的主要依靠冷平流异常（图6b、图7b）和异常的绝热上升冷却（图6c、图7c）。蒙古东部、华北、绝热下沉冷却主要依靠异常的绝热上升冷却（图6c、图7c）。我国东北、朝鲜、韩国主要依靠异常的冷平流（图7b）。

图6 ARTI正异常年与ARTI负异常年850 hPa前冬54天（a）温度局地变化积分、（b）水平温度平流积分、（c）垂直输送项积分以及（d）非绝热加热项积分合成差值场（单位：K，填色）分布；（b）中矢量为平均水平风场。打黑（灰）点区域通过0.05（0.1）显著性水平t检验；水平风场只给出通过0.1显著性水平t检验的矢量；黑框表示亚洲中纬度（35°～50°N，50°～130°E）区域；诊断各项的计算方法见方程（3）Fig.6 The distributions of composite differences(units:K,shaded;ARTI positive years minus ARTI negative years)for(a)integral of local temperaturechanges,(b)integral of horizontal temperatureadvection,(c)integral of vertical transporting,and (d)integral of diabatic heating in thefirst 54 days of winter at 850 hPa,the vectors in(b) mean average horizontal wind fields(units: m s−1).Black(gray)dots denote the regions with significance at the 0.05(0.1)confidence level by t-test.Horizontal wind fields are only shown the significance at the 0.1 confidence level by t-test.Black box indicatesthe region of mid-latitude Asia (35°–50°N,50°–130°E)；The calculation method of diagnosisitemsisshown in equation (3)

为了比较对流层低层巴伦支—喀拉海冷、暖异常年水平温度平流、垂直运动、非绝热加热对亚洲中纬度局地温度变化作用的差异，将850 hPa前冬54天温度局地变化、水平温度平流、垂直输送项、非绝热加热项积分合成差值取亚洲中纬度进行区域平均。总体来看，水平温度平流与垂直运动项对对流层低层局地温度变化呈正贡献，而非绝热加热部分抵消了水平温度平流与垂直运动的贡献（图8）。

在亚洲中纬度地区，总体来看，巴伦支—喀拉海暖异常年相较于冷异常年，非绝热加热不能完全抵消水平温度平流和垂直运动对大气的冷却作用，使得前冬局地温度变化增大（图8）。在亚洲中纬度的不同地区，西伯利亚高压异常南侧东北风导致的异常冷平流、偏东风异常经过地形造成的异常上升运动以及辐射、感热、潜热交换造成的异常非绝热冷却（图6、图7）导致亚洲中纬度近地面温度季节循环振幅增大（图2、图3b），有利于极端低温频发。

图7 ARTI正异常年与ARTI负异常年（35°～50°N）平均前冬54天（a）温度局地变化积分、（b）水平温度平流积分、（c）垂直输送项积分、（d）非绝热加热项积分合成差值场（单位：K，填色）分布；（c）中等值线表示平均垂直速度（单位：Pa s−1）。打黑（灰）点区域通过0.05（0.1）显著性水平t检验，水平风场只给出通过0.1显著性水平t检验的矢量；诊断各项的计算方法见方程（3）Fig.7 The distributions of composite differences(units:K,shaded;ARTI positive years minus ARTI negative years)for(a)integral of local temperature changes,(b)integral of horizontal temperature advection,(c)integral of vertical transport,and(d)integral of diabatic heating(K),in the first 54 days of winter averaged along 35°–50°N;the coutoursin (c) mean average vertical velocity (units:Pa s−1).Black (gray)dotsdenotethe regions with significance at the 0.05(0.1)confidence level by t-test.Horizontal wind fields are only shown with significance at the 0.1 confidence level by ttest；Thecalculation method of diagnosisitemsisshown in equation (3)

图8 ARTI正异常年与ARTI负异常年850 hPa亚洲中纬度（35°～50°N，50°～130°E）区域平均前冬54天温度局地变化、水平温度平流、垂直输送项、非绝热加热项积分合成差值，单位：KFig.8 Composite differences(ARTI positive years minus ARTI negative years)of the regional averages with the integrals of local temperature changes,horizontal temperature advection, vertical transport,and diabatic heating in the first 54 days of winter at 850 hPa in mid-latitude Asia (35°–50°N,50°–130°E), units:K

5 结论与讨论

本文应用NCEP-DOE再分析资料，运用合成、诊断分析等方法，揭示巴伦支—喀拉海异常增暖伴随亚洲中纬度极端低温频发的可能机制。研究结果表明：

（1）巴伦支—喀拉海异常增暖通常对应亚洲中纬度极端低温频发。通过对温度进行时间尺度分解后的概率密度分析，发现了中纬度季节循环巴伦支—喀拉海暖异常年对应着亚洲中纬度冬季更大振幅的季节循环，进而有利于亚洲中纬度极端低温发生；

（2）冬季巴伦支—喀拉海异常增暖伴随西伯利亚高压异常增强，可能的影响途径为：当巴伦支—喀拉海异常暖时，近地面出现显著的异常风场辐合，伴随上升运动，对流层顶出现显著的异常风场辐散，在地转偏向力作用下，在西伯利亚上空出现显著的异常偏北气流。这种偏北风异常有利于冷平流的增强，进而增强下沉运动。这种下沉运动的异常的有利于中西伯利亚高原、西西伯利亚平原的对流层底气压升高，进而产生向东、向南的异常辐散风，使得异常高压向东向南延伸，即在整个中高纬欧亚大陆对流层低层为一高压异常；

（3）在这种异常环流配置下，进一步运用热力学方程进行诊断，诊断结果表明：巴伦支—喀拉海暖异常年，冷平流异常、稳定层结大气中异常上升运动及异常的非绝热冷却为亚洲中纬度近地面前冬局地温度变化增大提供了有利条件。西伯利亚高压异常东侧、南侧异常的偏北气流有利于冷平流增强；气流过地形导致上升运动异常，在稳定层结中使得大气绝热冷却；再通过辐射、感热、潜热等作用在中国新疆、蒙古西部出现非绝热冷却异常。进而导致巴伦支—喀拉海暖异常年季节循环振幅增大，有利于极端低温频发。

目前，我们很难确认巴伦支—喀拉海异常增暖与新地岛以西的位势高度正异常之间的因果关系，科学界也并未得到一致结论（Luo et al.,2016;Overland et al.,2016;McCusker et al.,2016;Sun et al.,2016;武炳义,2018）。北极放大从20世纪90年代后才开始变得明显，其特征及成因还有待进一步研究；前人研究表明，北极放大是自然变率和人类活动的共同结果，因此预测未来北极放大的变化趋势仍具有挑战性（Screen and Simmonds,2010;Lee,2014;Overland et al.,2016）。更有研究表明，亚洲中纬度极端低温事件所对应的环流异常不仅与北极异常增暖有关，与前期热带太平洋海温异常关系更为密切（Wu,2017），因此，从气候角度看，亚洲中纬度冬季极端低温事件为对巴伦支—喀拉海异常增暖的响应亦或是亚洲中纬度冬季极端低温事件和巴伦支—喀拉海异常增暖均为对太平洋海温异常的响应，还有待进一步讨论。此外，北极海冰、热带海温和欧亚积雪等下垫面异常为亚洲中纬度冬季极端低温事件提供了可能的季节预测信号（Wang et al.,2000;Peings et al.,2013;Nakamura et al.,2015），探讨这些因素无疑是下一阶段重点关注的内容。