在2021年的南方冬季(6月至8月)，巴西、阿根廷、秘鲁、巴拉圭、玻利维亚和智利的气象部门都发布了异常寒冷的天气预报。记录了创纪录的最低气温和寒潮，包括一次影响5个国家的强寒潮。在本研究中，我们将寒潮定义为连续三天或以上的日最高和最低气温低于相应的气候百分位数的时期。2021年6月最后一周的强烈寒潮事件导致南美洲中部和智利几个地方的日最低气温破纪录。一些地区的气温比平均水平低10摄氏度左右，南美洲中部出现了冰冻天气，巴西南部甚至出现了降雪。冷气浪的特征是位于35°S和70°w附近的一个强烈的高空低压槽，该低压槽以西的偏南气流将非常冷的空气北上带入亚热带和热带南美洲。低层气旋和反气旋扰动之间的向北气流导致了高层脊槽之间强烈的南向气流。这种情况促进了近地面冷空气从阿根廷南部流入巴西东南部和安第斯山脉以东的热带南美洲。在圣保罗市，寒潮导致13名无家可归者因体温过低而死亡。巴西南部和东南部的霜雪对咖啡、甘蔗、橙子、葡萄和其他水果和蔬菜作物造成了严重损害。葡萄酒和咖啡产量下降，后者下降了30%，该地区的食品和商品价格上涨。
冷潮涉及从南美洲大陆最南端向低纬度地区入侵的冷干气团(例如，Sulca et al. 2018)。寒潮是一种气象事件，其特征通常是地表附近的气温急剧下降到极低的值，气压急剧上升，风速加快，与恶劣天气有关。然而，全球尚未就寒潮事件的明确和一致定义达成共识(WMO 2015)。寒潮通常被定义为持续的极端低温事件，在最低天数内保持特定温度低于某一阈值(radinoviki and ?uri?， 2014;Peterson et al. 2013)。这个最低温度阈值取决于地理区域和一年中的时间。在某些情况下，在阻塞和晴空大气环流期间，冷却与广泛的辐射冷却相对应，或通过辐射冷却得到加强(Garreaud 2000)。
在南美洲，一些观测和数值研究记录了寒潮如何在其轨迹上显著降低气温。研究人员利用观测和全球再分析记录了安第斯山脉以东热带南美洲冷空气涌动的天气和动力特征。通常情况下，寒潮向赤道传播，其路径与安第斯山脉和巴西高地平行，向北移动(Garreaud and Wallace 1998;Garreaud 1999,2000;Marengo et al. 1997a, 1997b, 2002;Krishnamurty et al. 1999;Espinoza et al. 2013;Lupo et al. 2001;Ricarte et al. 2015;Prince and Evans 2018;Sulca et al. 2018;Pezza and Ambrizzi 2005;Metz et al. 2013;Lindemann et al. 2021;其中引用的参考文献)。
在冬季寒潮期间，南美洲中高层的大尺度环流以中纬度波为特征，在该大陆的太平洋海岸以西有一个脊，从亚热带向东南延伸到南大西洋有一个槽(Garreaud 1999)。由此产生的冷迁移反气旋位于南太平洋大陆南端的表面。此外，一个以西南大西洋为中心的不断加深的气旋也在增长，这主要是由于上层涡度平流(Marengo et al. 1997a)。副热带南美洲上空的急流入口/汇流区极地侧的对流层中下沉支持了地面反气旋。反气旋的北缘沿着安第斯山脉背风侧的反气旋路径移动。它在阿根廷南部开始后两到三天到达热带纬度(Garreaud 1999,2000;Pezza and Ambrizzi 2005;Sicart et al. 2015;Segura et al. 2022)。伴随而来的冷空气涌动会产生低空降温，这种降温可以蔓延到非洲大陆的亚热带地区，有时会到达亚马逊西部，北至5°S (Marengo et al. 1997a);Espinoza et al. 2013)。相关的冷锋也引起对流层中高层的大气不稳定。
Pezza和Ambrizzi(2005)研究了1888 - 2003年南美中部冷潮诱发的寒潮的历史方面。这些作者将重点放在阿根廷和巴西南部的极端寒冷事件上，并使用了南里奥格兰德州、圣卡塔琳娜州、
圣保罗州、里约热内卢和米纳斯吉拉斯州山区的积雪数据。他们还考虑到
圣保罗和坎皮纳斯等城市的霜冻和黑霜，以及在巴西东南部咖啡种植区造成广泛破坏的事件。Espinoza等人(2013)使用ERA-40再分析定义了1975年至2001年南美洲热带地区与到达秘鲁亚马逊河的寒潮相关的天气模式。他们表明，在拉普拉塔盆地南部记录的52%的寒冷事件以20毫秒?1的速度向北传播到秘鲁亚马逊北部。普林斯和埃文斯(2018)研究了沿着安第斯山脉从中纬度到热带的一条路径的寒潮。他们研究了南方冬季(6月至9月)，并使用ERA-Interim再分析确定了1980年至2017年间的67个事件。这些活动在整个亚马逊盆地持续长达8天。最后，Escobar等人(2019)利用巴西中西部库亚巴的最高和最低温度，描述了1961年至2012年间冷潮的气候学。每年报告三到四次寒潮(Brinkmann和Ribeiro 1972;Espinoza et al. 2013)。
亚马逊地区强烈寒潮的个案研究是几项研究的重点。在亚马逊西部地区，西班牙语国家的当地人称寒潮为“friajes”或“surazos”(表示冷空气的南向)(Espinoza et al. 2013)，巴西葡萄牙语则称寒潮为“friagem”(Serra and Ratisbona 1942;Marengo et al. 1997a, b).在早期工作中，Morize(1922)和Myers(1964)研究了亚马逊地区的寒潮和降温。Morize(1922)描述了1920年6月的一次降温事件，当时靠近巴西马瑙斯的亚马逊北部地区的温度降至16°C，导致那里湖泊中的鱼类死亡。Myers(1964)研究了1957年的一次冷空气入侵，导致亚马逊地区降温，一直到委内瑞拉，造成10°n左右的强降雨和洪水。1975年7月19日至20日，秘鲁亚马逊地区的普卡尔帕和马尔多纳多港的最低气温分别达到8.0°C和4.5°C(7月长期平均最低气温分别为21.0°C和18.1°C);马伦戈1984)。与此同时，ji - paran
和Rio Branco(巴西南部亚马逊地区)的最低气温比平均水平低近8°C和11.6°C (Marengo et al. 1997b)。最近，Camarinha-Neto等人(2021)研究了2014年7月9日至11日到达亚马逊的寒潮事件。他们利用亚马逊高塔天文台(ATTO)实验站的数据，研究了伴随这一事件发生的亚马逊盆地微量气体浓度和大气化学的变化。这些作者得出结论，冷空气入侵可能会强烈干扰亚马逊盆地中心茂密森林的小气候条件和大气化学成分。
近几十年来记录了一些对人口和农业产生影响的个案(Hamilton和Tarifa 1978;Fortune and Kousky 1983;Marengo et al. 1997a, b;Garreaud 2000;Vera and Vigliarolo 2000;Marengo et al. 2002;m
ller等人，2005;Pezza and Ambrizzi 2005;m
ller and Berri 2007;Espinoza et al. 2013;Muller et al. 2015)。也许最严重的事件发生在1975年7月和1994年6月和7月。1975年，由极地空气涌流引起的寒潮对咖啡产量造成了相当大的损失(估计损失为7500万美元)，摧毁了巴西近51%的作物(Fortune和Kousky 1983;Marengo et al. 1997a)。Willis(1976)报告说，1975年7月的寒潮损害了巴拉圭盆地上部和巴西亚马逊南部的一些当地鸟类物种，而有利于其他鸟类物种，从而影响了生态系统。1994年6月26日的寒冷事件导致咖啡产量急剧下降，价格急剧上涨。那一天，帕拉纳州的隆德里纳和伊瓜苏的最低气温达到了零下1.0摄氏度，霜冻烧毁了大部分咖啡田(Marengo et al. 1997a)。2011年7月，一场寒冷事件导致智利高原下雪，影响了葡萄和鳄梨的生产和出口(mendonapera和Romero, 2012)。2018年6月，秘鲁安第斯山脉南部遭遇大雪和寒冷天气，严重损害了当地人民及其生计(Bazo et al. 2021)。相关的危险条件，如霜冻和冰，往往对人类健康、农业和供暖成本造成严重影响，甚至导致南美洲中部和南部人类和牲畜死亡(Lanfredi和Camargo 2018;Bazo et al. 2021)。
Pezza和Ambrizzi(2005)表明，与过去几十年相比，巴西和阿根廷出现创纪录低温的极端寒冷事件的频率相对降低了。他们还研究了大西洋和南太平洋的海表温度(SST)以及南极洲周围的海冰覆盖如何影响空气向北移动。至于极端寒冷和极端温暖的趋势，自1950年以来，全球极端寒冷的频率和强度都有所下降，南美洲的寒夜减少(Seneviratne et al. 2021)。然而，不同研究、数据集和地区的趋势各不相同(Dunn et al. 2020;Alexander et al. 2006;Donat et al. 2013)。例如，Dunn等人(2020)使用HADEX3数据集确定减少1-2天的寒冷条件(TN10;寒夜(定义为1950年至2018年每十年最低气温低于10%的天数百分比)，主要发生在中美洲和热带南美洲。Donat等人(2013)使用1951-2010年HADEX2数据集发现了类似的趋势。他们发现，在阿根廷北部的寒潮持续时间中，有一个轻微的、不显著的积极趋势。Balmaceda-Huarte等人(2021)发现，在该地区以及巴西南部和巴拉圭，冷夜和冷日的频率呈显著下降趋势(TX10;暖夜，定义为最高气温低于第10个百分位数的天数百分比)，基于多个观测数据集和对1979年至2017年期间的重新分析。Dereczynski等(2020)根据气象站数据发现，1969 - 2009年亚马逊河流域和巴西东北部地区TX10和TN10的下降趋势强于南美洲东南部和西部地区。这些结果与Skansi等人(2013)的研究结果一致，他们也发现1950年至2010年期间寒潮显著减少。Ceccherini等人(2016)利用全球地表日概要(GSOD)气象数据集研究了寒潮的频率。他们发现，1980年至2014年间，南美洲东南部的寒潮没有显著变化。
2021年，几次强烈的冬季寒潮影响了南美洲中部和智利。最强烈的寒潮之一发生在6月的最后一周，一直持续到7月。它从亚马逊西部延伸到巴西东南部。其强度最大的地区是巴西南部、巴拉圭、玻利维亚、阿根廷北部以及智利中部和南部。后冷锋冷核反气旋条件下的冷锋通道。气象机构报告称，6月最后一周以及7月下半月至8月初，南美洲中部和智利中部和南部出现了伴随降雪、冰雹和冻雨的强烈寒潮。在某些情况下，降温延伸到玻利维亚北部和秘鲁亚马逊，到达低纬度地区。在安第斯山脉以东的一些地区，从亚马逊西部到巴西东南部，都出现了新的历史最低气温记录。寒冷天气造成的死亡人数很少，但农作物受损严重，主要发生在巴西中南部、玻利维亚和巴拉圭的农田。根据国家机构、新闻媒体和农业组织迄今提供的信息，2021年6月和7月的寒潮在强度和对农业(咖啡、玉米和甘蔗的生产和价格)的损害方面，与1975年6月和1994年6月有充分记录的历史案例相当(Marengo等人，1997a, b;世界气象组织2022)。
根据南美过去寒冷事件的历史和文献，本研究综合分析了2021年6月至8月南部冬季影响南美洲中部的寒潮特征。这项研究包括南美洲中部，从亚马逊地区到巴西中南部，玻利维亚的安第斯-亚马逊地区以及秘鲁南部、巴拉圭和阿根廷北部。研究了发生在2021年6月最后一周的一次寒潮，评估了其强度、空间扩展和区域冷却模式。这一事件影响了安第斯山脉以东的南美洲中部所有国家。我们研究了36个气象站的最高和最低气温的日变率，以确定有寒潮和寒潮的日子。此外，我们还研究了与这些寒潮有关的区域和大尺度环流模式。最后，我们讨论了寒冷天气对人类活动的局部影响和该地区的长期变冷趋势。
在本研究中，我们使用了36个气象监测站的日最低和最高地表气温(分别为Tmin和Tmax)(表1，图1)。数据由巴西(INMET-www.inmet.gov.br)、玻利维亚(SENAMHI- SENAMHI .gob.bo)、巴拉圭(DMH-www.meteorologia.gov.py)、秘鲁(SENAMHI-www.senamhi.gob.pe)和阿根廷(SMN-www.smn.gob.ar)的气象部门提供。此外，我们使用来自全球降水气候学中心(GPCC-https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/gpcc-global-precipitation-climatology-centre)的降雨数据。GPCC基于量具的网格降水数据集仅适用于全球陆地表面，空间分辨率为1.0°纬度1.0°经度。
表1本研究使用的中南美洲站点最高和最低温度的长期平均LTM气候学(1981-2010)。
图1
地图显示了本研究中使用的36个站点的位置。站号出现在表1中站名附近的第一列(左侧)
研究的重点是2021年6月至8月的南方冬季。每日数据可用于对中南美洲寒潮期间的温度变化进行日常分析，并可识别寒潮。计算异常的基线是1981-2010年的长期平均值。这些气象资料均来自各气象机构的网站，可根据需要提供。我们的研究使用了来自NOAA气候预测中心(CPC) (npsl.noaa.gov/data/gridded/data.cpc.globaltemp.html)的日最低和最高温度和降水网格数据。
为了证实2021年冬季寒潮的特征和影响，我们依靠来自国家气象部门发布的天气报告、报纸和其他媒体报道以及国家和国际机构的辅助信息。虽然研究区域是南美洲中部，但我们也考虑了来自智利和阿根廷北部的信息。2021年6月至8月，由于冷核反气旋靠近南美洲，智利中部和南部受到寒潮的影响。因此，我们从智利气象局网站(Dirección Meteorológica de Chile, www.meteochile.gob)的天气报告中纳入了表1中未列出的一些地区的降温信息。关于表1以外的其他地区(中南美洲国家和智利)2021年冬季寒潮期间最低温度变化的更多细节见补充资料。
考虑到世界各地对寒潮和寒潮事件缺乏明确和一致的定义(WMO 2015)，在本研究中，我们认为寒潮事件是持续至少连续三天且日最低和最高气温(Tmin和Tmax)低于第10个百分点的事件。如果Tmin和Tmax均低于10%，但持续时间少于三天，我们称之为“寒潮”。
我们从CPC-NOAA数据集中的30年气候基线期(1981-2010)中获得了Tmin和Tmax的日阈值。在冬季的6月至8月可以探测到寒潮。
我们从先前的研究中得知(见第1节)，冷空气涌动产生于热带地区和安第斯山脉以东中纬度地区之间的气团经向交换。这些冬季冷空气涌动可能是造成南美洲这一地区霜冻事件的原因。因此，我们希望以这次冷潮事件为例，建立地表冷却与低层和高层空气环流之间的关系。
为了研究2021年6月至7月选定的冷潮事件期间南美洲的地面天气环流特征，我们使用了巴西海军提供的格林尼治时间00点的地面图(www.marinha.mil.br/chm/dados-do-smm-cartas-sinoticas/cartas-sinoticas)。850和200 hpa风和流函数变量显示了南半球大尺度环流(气旋和反气旋异常)的大气环流旋转分量。此外，我们考虑850-hPa的温度场。最新一代的再分析ERA5可以分析低层和高层大尺度大气环流和气温。ERA5再分析的水平空间分辨率为0.28°网格大小，或~ 30 km (Hersbach et al. 2020)。我们通过对每个感兴趣的变量每6小时可用的数据进行平均来获得每日平均值。以2021年6月26日至7月1日的冬季寒潮为例，计算850 hPa和200 hPa的水平风和流函数异常。在这个分析中，我们定义了第0天，它受到穿越安第斯山脉的冷核反气旋的强烈影响(以阿根廷中部为中心的高压异常;在南纬40度和西经70度左右)，以及巴拉圭北部地区出现最冷的一天(南纬20度和西经60度左右)。然后，我们向前和向后观察从第0天前2天到第0天后3天的环流模式。计算了第0天前后这几天的流函数异常。由于最冷的一天是在巴拉圭北部，从冷核反气旋的位置和延伸来看，我们预计在随后的几天里，冷空气将向北传播(沿着安第斯山脉向西北，向巴西-阿根廷东南部的东北方向传播)。相对于1981年至2010年冬季的气候平均值计算异常。
为了限制30天窗口内的波动，我们对感兴趣的变量应用了一个时间高通巴特沃斯滤波器。这种过滤去除了季节周期，并排除了由于该地区的麦登-朱利安涛动(例如，Alvarez等人，2016;Mayta et al. 2018)。此外，巴特沃斯滤波器允许我们控制对丢弃频率的截止的清晰度，称为滤波器的阶数。滤波器中的低阶与平滑频率截止有关(Roberts and Roberts 1978)。在这项工作中，我们使用五阶。这种时间滤波技术广泛应用于气象科学(例如，Zeng et al. 2008;Berntell et al. 2018;Segura et al. 2022)。
由于极端寒潮事件的发生是由高纬度偏南冷气潮引起的，我们利用ERA-5再分析分析了2021年6月26日至7月1日寒潮期间9 ~ 29°S不同位置850 hPa地面经向风和温度的时间演变。
摘要
1 介绍
2 数据、数据源和方法
3.结果
4 讨论
5 2021年6月26日至7月1日寒潮的影响
6 结论
数据可用性
参考文献
致谢
作者信息
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来自中南美洲和智利的国家气象服务、新闻、网站、联合国组织和私营气象公司(如巴西的Climatempo)的报告确定了2021年6月至8月的寒冷事件:6月14日至18日、6月28日至7月4日和7月27日至31日。其中一些后来被描述为寒潮。此外，一些地区在这些日期建立了新的历史最低气温记录和霜和雪的发生。图2a-d为月最低和最高气温距平图，图2e-f为2021年6月和7月降雨量距平图。6月，巴西南部、玻利维亚、巴拉圭和阿根廷的少数地区出现了低温最低气温异常(0至- 2°C)，而南美洲大部分热带地区的最高气温高于平均水平。7月日气温幅值较大。巴西中部、南部和东南部、巴拉圭、玻利维亚部分地区以及阿根廷北部和中部呈现负的最低温度异常(- 1至- 4°C)。然而，这些地区也记录了正的最高温度异常(高达+ 3°C)。
图2
最低温度(Tmin in°C)异常(a, b);最高温度异常(Tmax，以℃为单位)(C, d);及2021年6、7月雨量异常(e、f) (mm/月)。最低和最高气温数据来自CPC，降雨量数据来自GPCC。温度和降雨异常均与1981-2010年LTM有关。色阶显示在地图的左下方(a-d)和面板e、f的下方
降雨异常可以部分解释月温异常。图2e显示了2021年6月巴西南部和阿根廷北部的异常潮湿状况，导致多云天气、负最高和最低温度异常以及较低的热幅值。7月，玻利维亚、巴拉圭、阿根廷和巴西西南部的异常温暖和干燥条件与2019年以来影响Paraná-Plata盆地的干旱有关(Naumann et al. 2021)。图2f显示，2021年7月，这些地区比正常情况更干燥，导致白天天空晴朗，从而使每日变暖和夜间变冷比平时更明显。
图3显示了表1所列36个台站2021年6月至8月的最高和最低气温演变。较低的日最低和最高气温影响了巴西东南部和中西部、巴拉圭东南部、玻利维亚东部、阿根廷北部和秘鲁亚马逊南部。例如，在6月28日至7月28日期间，阿根廷、玻利维亚、巴拉圭和巴西的一些天的最低和最高温度比长期平均温度低6-10°C(表1)。在秘鲁亚马逊地区，差异约为3-5°C。在巴西、阿根廷、玻利维亚和巴拉圭检测到三次寒冷事件:6月13日至16日、6月26日至7月4日和7月27日至31日。在秘鲁的亚马逊地区，后两种情况更为严重。从2021年6月15日至21日，阿根廷报告了一股寒潮入侵，导致该国大部分地区气温下降，部分地区降雪，并创下了几项新的低温记录。然而，最高温度没有下降到第10个百分位数以下。
图3
2021年6月1日至8月30日阿根廷、巴西、巴拉圭、玻利维亚和秘鲁站最低气温(Tmin in℃)和最高气温(Tmax in℃)时间序列(表1)。数据来源:INMET(巴西)、SMN(阿根廷)、SENAMHI(秘鲁)、SENAMHI(玻利维亚)和DMH(巴拉圭)。每个面板上方都标示了站点名称
随后，6月28日，最低气温降至10%以下，因此符合寒流的定义，而不是寒潮。与此同时，新闻媒体报道，6月20日开始的霜冻天气影响了巴西东南部的咖啡种植区(Perfect Daily Grind PDG, 2021)。此外，冷空气在7月26日之前移动到巴西的农业地区，进一步破坏了咖啡和甘蔗作物，这些作物已经在上周遭受了强烈的霜冻，并且连续第三年干旱。最后，这次寒潮给巴西东南部的农业带带来了冰冻条件，这是自1994年以来从未见过的(WMO 2022)。
气象机构和新闻媒体的报告提供了2021年6月和7月期间中美洲五国和智利一些气象站创纪录低温的详细情况。2021年6月下半月，受强冷空气影响，阿根廷、乌拉圭、巴拉圭、玻利维亚、巴西等国遭遇了前所未有的极端寒冷天气，部分地区出现了历史性降雪。这些报告证实了图3中观察到的趋势。在巴西，CLIMATEMPO和INMET报告说，在6月26日冷锋通过后，巴西亚马逊南部(图3中的里奥布兰科)的气温下降，到6月28日，巴西中南部、乌拉圭、阿根廷和巴拉圭出现了世界上最大的极地以外的负冷异常。在阿根廷，SMN预报说，阿根廷东北部、玻利维亚、巴拉圭等地19日左右出现寒冷天气，而寒潮集中在26日和28日左右。27日，布宜诺斯艾利斯省和圣达菲省出现了寒流和罕见的降雪。6月27日，北京气象台的气温记录为8.5摄氏度，随后是历史最低气温。6月28日，一些地区出现了今年最冷的早晨，门多萨埃罗的- 4°C，圣马丁的- 3.9°C，圣拉斐尔的- 6.9°C。在秘鲁，SENAMHI于7月28日报道，秘鲁中部亚马逊地区的印加港的最低气温约为13摄氏度。智利气象局发布了7月26日至28日智利中部寒冷天气和寒潮的预报(有关2021年6月和7月降温的更多信息，请参见补充材料)。
寒潮的定义标准见2.2节。图4显示了表1中36个站点在2021年6月12日至8月31日期间的寒冷事件。当日最低和最高气温至少连续三天低于相应的气候百分位数时，蓝框中的黑框划定了寒潮事件。蓝框表示日最低和最高气温低于相应的气候百分位数，但少于3天，代表寒潮。36个站点中的10个站点在6月26日至7月1日检测到冷潮(图4中红框表示)，阿根廷的2个站点在7月27日至31日检测到冷潮。6月17日至19日在巴拉圭的巴拉圭和8月12日至14日在巴西的里约热内卢也发现了寒潮。第一波时间更长，影响了五个国家，并到达了低纬度地区。这与图3中观测到的站级冷却一致。
图4
基于研究区气象站日最低和最高气温同时低于相应的气候百分位数(Tmax10和Tmin10)，识别寒潮(红框)和寒潮(蓝框)。来自阿根廷、玻利维亚、巴西、巴拉圭和秘鲁的观测站被组织起来，最北的观测站位于顶部，最南的观测站位于底部。国家用彩色方框表示。台站地理位置见表1和图1
2021年冬季的第一波寒潮在南卡西亚斯持续了四天(6月28日至7月1日)，在巴西东南部(里约热内卢，伊拉克)和巴西西部亚马逊的里奥布兰科(6月29日至7月1日)持续了三天。这波寒潮在玻利维亚低地也持续了三天(6月28日至7月1日在南部和中部地区，6月29日至7月2日在北部)。在阿根廷，波萨达斯的寒潮从6月28日持续到30日。6月29日至7月2日，秘鲁亚马逊中部的印加港(Puerto Inca)随后感受到了寒潮。图4显示，在这些日子里，巴拉圭、阿根廷北部和中部以及巴西中西部地区只检测到寒潮。然而，巴拉圭气象部门报告说，从6月28日到30日，几个地方出现了寒潮。6月30日，巴拉圭的几个地方记录了有史以来最冷的温度:Mariscal Estigarribia(- 2.6°C, LTM: 13.6°C)， Pozo Colorado(- 2.0°C, LTM: 13.5°C)和Aeropuerto Guarani(- 1.5°C, LTM: 12.8°C)。Pedro Juan Caballero(1.0°C, LTM: 13.4°C)达到了1996年6月30日创下的1.0°C的最低记录(Dirección de Meteorologia e hidroloia - paraguay)。然而，图4并未将这些事件显示为寒潮。这可能是因为这个国家的寒潮仅根据低于第10个百分位数的最低日气温来定义，而我们的方法要求至少连续三天的最低和最高气温低于第10个百分位数。
在玻利维亚，6月30日，Ascención de Guarayos出现了有史以来最冷的气温(1.2°C, LTM: 15.2°C)。波多黎各Suárez达到了6月份的最低水平(1.0°C，长期平均温度:17.1°C)。7月4日，Pantanal的Puerto Suárez经历了有史以来最冷的温度(- 2.5°C, LTM: 16.1°C) (SENAMHI-Bolivia, Swiss Info 2021)。在纬度16°S至19°S之间的奇基塔尼亚和潘塔纳尔地区，首次或极其罕见的霜冻导致植被干燥(和死亡)，而生态系统(奇基塔诺干林)已经因前几年的野火而变得脆弱。总而言之，这可能是过去50年来这些地区最严重的寒冷事件。
虽然表1中列出了其中一些站点，但我们使用了其他站点的附加信息。虽然不在表1中，但这些站点的数据可从smn -阿根廷、inmet -巴西、dmh -巴拉圭、senamhi -玻利维亚和senamhi -秘鲁的天气报告中获得。这一额外信息更好地说明了该地区降温的程度和地理范围(见第3.2和3.3节)。这些新资料包括日最低气温和各自的长期平均温度(见补充资料中的表S.1)。因此，根据图4和补充资料中列出的附加信息，我们定义了一个从6月26日开始到7月1日结束的寒潮时期的案例研究进行进一步分析。
从图3和图4中可以看出，最冷的一天发生在6月28日至30日(图3)。寒潮开始于6月28日至29日(图4)。日期上的细微差异可能是由于图3使用的是台站数据，图4使用的是NOAA CPC网格化温度数据。
图5a、b显示了本案例研究在区域水平上的最低和最高温度异常。6月26日至7月1日，异常范围从巴西中南部、阿根廷中北部、巴拉圭延伸至玻利维亚东部、巴西西部和秘鲁亚马逊地区，日最高气温比平均水平低3-4℃。在同一地区，日最低气温比基线低至少4°C，并进一步延伸到智利中部和南部。在这次寒潮期间，巴西东南部、阿根廷北部和巴拉圭出现了最高日温度异常(比基线低至少- 4°C)。玻利维亚和亚马逊西部的异常范围为?1 ~?3°C。有关这次寒潮期间其他地区最低气温的更多信息，请参阅补充资料。
图5
图4(6月26日至7月1日)确定的寒潮的最高和最低温度(Tmax, Tmin，以°C表示)异常(a, b)。数据来自CPC。异常与1981-2010年LTM有关。色阶显示在面板的右侧。在图10中，黑色星号代表了2021年6月23日至7月7日的温度和经向时间序列的一些点(网格框)
3.3.1 2021年6月26日至7月1日的寒潮
3.3.1.1 天气地面特征
2021年6月26日至7月1日00 UTC天气图(图6a-f)显示，6月26日，南太平洋一个高压系统，其最大值为1032 hPa，接近智利海岸，并延伸出一条轴线平行于约36°南纬的弱脊(绿线代表脊)。同样，西南方向的另一个高压脊从高纬度地区平流冷空气，并支持影响阿根廷南部的冷锋移动。再往北，低气压主导着整个大陆。南大西洋出现了一个与冷锋有关的深层温带气旋。6月27日，太平洋形成了一个迁移高压系统(1034 hPa)，穿过安第斯山脉，向背风侧延伸了一个高压脊。该系统在低层大气中产生了强烈的向北输送冷空气，到达阿根廷中部和北部。在巴西最南部大西洋沿岸观测到一个最小值为1008 hPa的低压系统。与之相关的锋面波的冷分支影响了巴拉圭领土的中北部和巴西南部。
图6
6月26日至7月1日格林尼治时间00时南美地面天气图(a-f)。地图由巴西海军气象部门提供。绿色箭头表示脊区是受冷空气入侵的高压系统直接影响的区域
6月28日，冷核高压系统的中心穿过安第斯山脉，支持冷锋的运动，将反气旋与位于系统北部的暖空气分开。在阿根廷和巴西南部之间的大西洋沿岸观测到一个最小值为996 hPa的强烈温带气旋。该系统在该大陆上空产生了强大的气压梯度，加速了从南方向低纬度地区的风和冷空气平流，闯入玻利维亚领土的南部地区。6月29日，该反气旋系统的中心位于阿根廷中部上空。它向西北延伸了一道高压脊，将冷空气输送到亚马逊西部。6月29日和30日，冷核反气旋达到1032 hPa。在最冷的日子里，它位于20-30°S之间。从巴西南部海岸进入阿根廷北部的温带气旋继续增强。它的最小值达到988 hPa，加强了阿根廷、乌拉圭和巴西南部海岸的南分量风。到6月30日，这个低压中心被巴西海军命名为亚热带风暴拉奥尼。它与极地涡旋和温带气旋相结合，在巴西南部和中部产生了雪和霜(G1, 2022)。7月1日，风暴加剧。乌拉圭海岸和巴西南部的低压系统起到了“泵”的作用，帮助将冷空气团快速输送到北方，到达热带纬度地区。当天，高压中心移至巴拉圭境内，高压脊轴线振幅最大，在秘鲁亚马孙河流域上空达到南纬5°。高压系统的位置、低云量和强烈的夜间照射决定了南美洲中部大部分地区的最低气温较低。
3.3.1.2 近地表温度场
6月26日至7月1日850 hpa气温场异常(图7a-f)应与图6a-f一并分析。6月26日，智利海岸出现了低温，南太平洋和南美洲最南部的温度约为南纬40度和西经80度(比平均温度低约6摄氏度)。6月27日穿过安第斯山脉时，冷空气位于南纬30至50度的阿根廷南部和智利上空。与往常一样，冷空气包围安第斯山脉南部并向东北方向传播，安第斯山脉以东，在南纬25度左右保持静止，降温至零下6度。6月28日，阿根廷中部、巴拉圭、巴西中部和南部以及玻利维亚东部最冷，冷空气在0 - 50°s之间延伸到亚马逊西北部、亚马逊西部和安第斯山脉以东的南美洲地区。冷空气由亚热带风暴“拉奥尼”推动(巴西南部降温至- 8°C，秘鲁和玻利维亚亚马逊地区降温至- 4°C)。
图7所示。
资料来源:ERA-5再分析
格林尼治时间00时，6月26日至7月1日(a-e)寒潮的850 hPa气温异常(°C)。蓝色/红色表示温度为负/正异常的区域。
6月29日和30日，巴西南部和东南部的降温减弱。与此同时，冷空气越过巴西亚马逊西部，甚至到达赤道。值得注意的是，6月26日至28日，暖异常出现在冷异常的前后(变暖在4 ~ 7℃之间)。高纬度变暖是寒潮的普遍特征，并不局限于北美和南美(例如，Kanno et al. 2015;Yu et al. 2015)。
总而言之，图6a-e和图7a-e表明，在6月26日至7月1日的事件中，一个冷核反气旋将一个冷空气团向前移动到智利海岸附近的低纬度地区。它穿过安第斯山脉，然后，由于大西洋上的亚热带风暴的泵送效应，这种冷空气于6月28日至30日到达赤道。安第斯山脉以东的热带和亚热带南美洲的这种冷空气涌动模式与来自太平洋的近地表的大型反气旋扰动有关，并从西南包围安第斯山脉。这与Marengo等人(1997a, 2002)、Garreaud(1999,2000)、Vera和Vigliarolo(2000)以及Krishnamurti等人(1999)的分析一致。此外，2021年的干旱(始于2019年，将持续到2022年)影响了南美洲中部和Paraná-La普拉塔盆地的大部分地区。对区域农业的一些危害是由于干旱和寒冷事件的结合。
3.3.1.3 大尺度环流场
对于高层和低层大尺度环流和温度，根据巴西南部和巴拉圭北部出现冷潮的日期，我们选择6月28日为第0天。850 hPa气流函数图(图9a-f)显示，安第斯山脉以东热带和亚热带南美洲的冷空气入侵伴随着来自太平洋的近地表大的反气旋扰动，并从西南包围安第斯山脉。这与Marengo等人(1997a, 2002)、Garreaud(1999, 2000)、Vera和Vigliarolo(2000)以及Krishnamurti等人(1999)的研究结果一致。6月26日至30日的寒潮发生在第4天(未示出)太平洋上空约100°W的一个大型反气旋扰动之后，该扰动接近南美洲海岸(图9)。该异常在第2天从西南方向环绕安第斯山脉南端。第1天，它在南美洲南端上空变得更加强烈;因此，水平涡度平流和涡度生成增加的共同作用是由于柱拉伸/上升速度(Marengo et al. 1997a)。从第1天到第0天，该异常在南美洲南部上空保持平稳。第1天高压浪涌信号向热带南美洲延伸，异常东南气流明显。安第斯山脉东部的反常东南气流在巴西南部以前的强冷事件中被观察到，这与安第斯山脉的通道效应有关(Garreaud 2000;Marengo et al. 2002)。
这些高压东移通常与源自南太平洋西风风暴路径的中纬度罗斯比波列有关(Kiladis和Weickmann 1992;Ambrizzi and Hoskins 1997)。到第?1天，反气旋近地表异常包裹安第斯山脉南端;在第0天增强。当天，一个反气旋扰动影响了安第斯山脉的两侧。从第0天开始，高压浪涌延伸到亚马逊盆地。热带南美洲的地表温度相当高;第2天及以后出现异常东南气流。
在高空(图8a-f)， 200 hpa流函数场的分布与近地面信号一致。在第6天(未示出)，在南纬35°(85°w)处检测到一个反气旋扰动，该扰动在第2天增强并接近智利海岸。就在这个异常之前，在- 6天和- 4天，南美洲南端的气旋扰动(表明有一个高空槽)增强了(未显示)。我们认为这种反气旋/气旋系统是热带印度洋和西太平洋上热源产生的向东移动的罗斯比波列的一部分(Marengo et al. 2002;Ambrizzi and Hoskins 1997)。在- 2和- 1天，气旋后的反气旋扰动向东移动，在45°s左右穿过安第斯山脉。从- 1天到+ 1天，气旋/反气旋扰动对增强。第0天，气旋扰动位于智利北部和阿根廷上空，反气旋扰动位于智利南部和阿根廷南部上空。从第1天开始，反气旋异常向东传播，气旋异常位于巴西南部和阿根廷北部上空。它向东北移动，直到第3天。流函数异常的强度是巴西南部寒冷事件的典型特征。在这里，上层的高压脊扩展延伸到安第斯山脉西部和智利海岸。一个槽扩大扩散到巴西南部和东南部。气旋扰动和反气旋扰动之间向北的通量也表明了脊槽之间强烈的南向气流，促进了近地面冷空气从阿根廷南部流入巴西东南部和安第斯山脉以东的热带南美洲。
图8所示。
资料来源:ERA-5再分析
2020hpa (a-f)流函数(颜色)和流线(线)异常，使用1-30天过滤的水平风，用于触发2021年6月28日(表示为第0天)0000 GMT的寒潮。符号?和+表示事件第0天之前/之后的天数。字母“H”和“L”分别代表反气旋和气旋异常区域。粗大的满线和破碎的长线分别表示脊和槽的大致位置。
综上所述，图6、图7、图8和图9表明，图4中确定的寒潮是由南太平洋的冷核反气旋与南大西洋的强气旋相互作用产生的冷潮引起的。来自太平洋的靠近地表的大型反气旋扰动从西南方向包围了南美洲南端的安第斯山脉，在巴西南部最冷的一天到来前2-3天观察到，在之前的寒潮事件中也观察到(Espinoza et al. 2013)。这种相互作用在气旋的西部地区产生了强大的压力梯度，加速了安第斯山脉以东的南风。这有利于冷空气从高纬度地区向南美洲中部平流。在6月26日至30日的寒潮期间，由于副热带风暴拉奥尼在乌拉圭-巴西南部海岸附近的存在，该平流在6月底变得更强。
图9
如图8所示，但为850 hPa
从图7的气温异常场来看，第0天前2天出现了一个偏暖异常。此后，暖异常强度减弱，向北推进。在7月的第二阶段，寒冷异常主要位于巴西东南部，而6月的寒冷条件已扩展到安第斯山脉以东的低纬度地区。他们于6月29日至7月1日到达亚马逊西北部。这与6月份亚马逊上空更强烈的东南-西北低空风有关。在这次事件中，在冷空气的背面出现了一个温暖的异常现象。这类似于北美落基山脉沿线的寒潮:德克萨斯州最初出现寒潮，然后冷空气向东移动。佛罗里达州在几天后开始冻结，而德克萨斯州已经开始变暖(Krishnamurti et al. 1999;Marengo et al. 2002)。
图8和图9显示，6月26日至7月1日的偏南冷空气入侵伴随着中纬度高空低压槽向热带深处延伸。这可以在850和200 hpa流函数图中检测到。第0天的环流与靠近35°S 70°w的强烈高空低压槽有关。该低压槽以西的偏南气流将非常寒冷的空气北上带入亚热带南美洲。从?1天到+ 1天，气旋/反气旋扰动对增强。第0天，气旋扰动位于阿根廷中部上空，而反气旋扰动扩散至智利南部和阿根廷南部。图8和图9中的竖线在时间上连接，说明了反气旋和气旋异常，如Krishnamurty et al.(1999)所示的下游放大机制。正如1994年6月25日至26日南美东南部的霜冻事件一样，2021年6月26日至7月2日的寒潮结束的冻结事件可能与高压脊(位于130°W附近)的到来有关。
利用ERA-5再分析数据，对9°S-75°W、16°S-63°W、20°S-60°W、22°S-60°W、25°S-59°W和29°S-52°W方格格进行了6月26日至7月1日寒潮期间经向风和温度的演变进行了评估(图10)。图中用箭头表示最冷的一天。字母S代表南风。在巴西亚马逊西部(9°S)，最冷的一天发生在6月30日，温度为13°C。在玻利维亚亚马逊(16°S)，最冷的一天是6月29日，气温为8.5°C。在巴拉圭北部和中部(20°S - 22°S)，最冷的一天是6月28日(分别约为5°C和2°C)。在阿根廷北部(25°S)和巴西南部(29°S)，最冷的一天是6月29日，温度分别为1°C和- 4°C。最冷日发生的时间与冷核反气旋的位置一致(图6c、d);该脊显示了7月29日冷空气向巴西南部和阿根廷北部流动。在低纬度地区(9°S)，降温与7月29日开始的偏南气流一致，从6月28日开始的16°S气流一致。在这两个地方，最冷的一天都发生在南风达到最大的时候。在其他地点，降温伴随着南风，最大值发生在最冷日的前一天或第二天。因此，在最冷的一天之前1-2天开始出现偏南风。与低纬度地区相比，中纬度地区的风和气温下降都更为强烈。
图10
南美洲中部安第斯山脉以东不同纬向带6点850 hPa经向风和气温时间序列(如图5所示):9°S, 75°W;16°s, 63°w;20°s, 60°w;22°s, 60°w;25°s, 59°w;2021年6月23日至7月2日。红色和蓝色折线表示1981-2010年6月经向风(米/秒)和气温(°C)的长期平均值。最冷的日子用箭头表示。资料来源:ERA-5再分析
2021年，巴西南部和东南部的霜冻和降雪影响了咖啡、甘蔗、蔬菜和水果作物。产量下降了30%，食品和大宗商品价格上涨(路透社2021年)。巴西东南部是一个主要的咖啡产区，平均气温降至零下1.2摄氏度，对咖啡树造成了毁灭性的、无法弥补的损害。受影响最严重的地区是巴西最大的两个咖啡生产州——
2021年7月最后一周的严重霜冻破坏了巴西许多主要的咖啡田。巴西政府食品供应机构ConAB (www.conab.gov.br)的初步估计表明，这些霜冻影响了15万至20万公顷，约占该国阿拉比卡作物总面积的11%(路透社2021年)。这是自1994年以来该国首次经历这样的天气事件。目前的合理估计表明，大约有250万到550万袋咖啡丢失。然而，准确的数字可能高达1000万袋(Perfect Daily Grind PDG, 2021年)。
在经历了2021年7月最后两周的严重霜冻之后，咖啡的价格在7月26日周一收盘，超过了2美元/磅。以美元计算，这是自2014年10月以来的最高水平。然而，寒冷天气的破坏并不是最近价格上涨的唯一原因。在过去的18个月里，集装箱短缺、Covid-19大流行和哥伦比亚的抗议封锁也导致咖啡价格上涨(Perfect Daily Grind PDG, 2021年)。
除了2021年的干旱造成的损失外，与霜冻相关的损失可能是近年来农业面临的最大灾害之一。这些损失可能总计达数十亿雷亚尔(农业、畜牧业和供应部MAPA-www.gov.br/pt-br/orgaos/ministerio-da-Agricultura-pecuaria-e-abastecimento)。到7月23日，米纳斯吉拉斯州的大片农业区受到霜冻的影响。米纳斯吉拉斯州农业联合会(FAEMG-www.sistemafaemg.org.br/faemg)宣布，受灾最严重的地区是米纳斯吉拉斯州的南部，那里的损失被描述为“1994年以来27年来最严重的一次”。米纳斯吉拉斯州农业研究公司(EPAMIG-www.epamig.b/)估计，30%的地区受到霜冻和火灾的破坏。在南马托格罗索州，玉米作物也遭受了严寒。
ConAB已经指出，2020/2021年的第二次收获，目前还没有总产出，可能会导致生产力下降30%。咨询市场分析师警告说，2022年下半年，美国国内玉米供应即将短缺。进口将是为生产链提供资金的必要条件。自2021年以来，糖能源部门也因干旱而积累了损失。CIIAGRO (www.ciiagro.sp.gov.br)建议，伴随着重霜到严重霜冻的极地空气序列进一步恶化了这种情况。ConAB估计2021/2022年甘蔗收成为5.748亿吨，比之前的收成低4.6%。与霜冻相关的损失和2021年干旱造成的累计损失是近年来巴西农民面临的最大灾害之一。ConAB估计，由于2021年的寒潮和干旱，巴西2022年的咖啡产量将比2021年5月的预测低12万吨(WMO 2022)。
本研究描述了2021年6月至7月影响南美洲中部的一次强烈寒潮的气候和大尺度气象模式。随着冷空气向南美洲热带地区推进，甚至在低纬度地区，包括亚马逊西部地区，也感到了降温。在巴西亚马逊西部和玻利维亚北部，观测到的最低温度在7至10摄氏度之间(几乎比平均温度低10摄氏度)。巴西南部、玻利维亚南部、巴拉圭和阿根廷北部都出现了零度以下的气温。玻利维亚的奇基塔尼亚和潘塔纳尔地区出现了首次或非常不寻常的霜冻，对前几年野火造成的植被造成了进一步的破坏，并在巴西南部和东南部造成了重大的作物和与作物有关的损失。大约在寒潮到达南美洲中部低纬度地区的1-2天前，智利中部和南部已经感觉到降温。
寒潮是由于(a)靠近智利中南部的冷核反气旋，穿过南美洲顶端的安第斯山脉，并缠绕在安第斯山脉周围，以及(b)在高层涡度平流的支持下，以西南大西洋为中心的不断加深的气旋。这两个系统产生的压力梯度迫使空气沿着安第斯山脉向北移动，在几天内到达南美洲中部。6月26日至7月1日的案例研究表明，除了南太平洋的反气旋和南大西洋的气旋外，还有另一个因素出现。6月27日，一个低压系统——副热带气旋“拉奥尼”在巴西南部和阿根廷海岸附近形成。到29日为止，随着阿根廷安第斯山脉的冷空气平流，将冷空气输送到5°S。
2021年冬季，南美洲南部Paraná-La Plata盆地自2019年以来报告的低温和干燥条件相结合，出现了极端寒冷和干旱的复合事件。这影响了区域农业，尤其是巴西东南部的大豆、玉米和甘蔗等大宗商品(WMO 2022)。在圣保罗，13名无家可归的人因体温过低而死亡。此外，玻利维亚、秘鲁和巴西的气象站在这些寒潮期间记录了新的历史最低温度记录。
根据Lupo et al.(2001)，南美洲的寒潮遵循三个主要轨迹:(a)沿着大西洋海岸，(b)沿着帕拉纳河轴线，以及(c)在巴西地盾和安第斯山脉东侧之间。通过对图6、7、8和9的分析，我们发现，2021年6月26日至7月1日的寒潮遵循(c)轨迹。到2021年6月底，由于副热带风暴的作用，冷却到达赤道并影响了亚马逊西部地区。
横越南美洲南端安第斯山脉的冷核反气旋，在最冷的日子里在20-30°S附近保持静止，其强度相对于1975年7月和1994年6月的寒潮要低。例如，在1994年6月23日至26日的强寒潮中，冷核反气旋于6月26日到达巴拉圭，强度为1036 hPa (Krishnamurty et al. 1999)。1994年6月26日，圣保罗最低气温达到2.5°C, 1994年6月27日，里约布兰科最低气温达到12.3°C (Marengo et al. 1997a)。1975年7月17日，阿根廷-巴拉圭北部的冷核反气旋位于25°S左右，强度为1044 hPa，冷锋后的气温在21°S以北降至0°C (Parmenter 1976)。2021年6月28-29日，冷核反气旋达到25-30°S，强度为1032 hPa。在本文中，我们使用了巴西海军的天气图作为0000 GMT，而Parmenter(1976)的早期研究使用了国家气象中心(NMC) 1975年7月的1200 GMT。另一方面，Krishnamurty等人(1999)使用来自INMET(巴西国家气象研究所)和国家环境预测中心(NCEP) 1994年6月0000和1200 GMT的天气图。
低层和高层环流场分析表明，6月26日至7月1日的寒潮在中纬度地区伴随着一个向热带进一步延伸的大振幅高空槽。最冷的一天是6月28日，在南纬35°，西经70°附近有一个强烈的高空低压槽，该低压槽以西的偏南气流将冷空气北上带入亚热带和热带南美洲。强烈的气流功能异常是巴西南部寒冷事件的典型特征，在沿智利海岸的安第斯山脉以西的高层存在脊状放大，在巴西南部和东南部出现槽状放大。低压系统和高压系统之间以及低层和高层之间的北流也表明了脊槽之间强烈的南流。这有利于近地面冷空气从阿根廷南部流入安第斯山脉以东的热带南美洲巴西东南部。极端寒潮是由超强南风和位于南纬30°和62°的冷核反气旋的极冷气团共同作用而产生的。
这与200 hpa流函数场一致，其中反气旋/气旋流函数异常所代表的脊/槽在第1天至第1天尤为强烈。我们试图将南美洲中部寒潮的强度与西太平洋寒潮源的位置和强度联系起来。我们表明，在南方冬季，起源于西太平洋的罗斯比波活动以与Muller等人(2015)讨论的模式相似的方式向南美洲最南端的西海岸传播。然后它向安第斯山脉以东的赤道移动，沿途产生寒流。在解释这种气象现象及其变化时，必须始终考虑地形效应。在巴西南部最冷的一天，南经向风比平均值高10-13 m/s，第0天气温降至5°C左右。在9°S时，最冷的一天晚了2 d，但降温和南风都减少了。
此外，根据NCEP全球预报系统GFS和CSFR的再分析，2021年6月和7月，南极比平时更冷，南极洲大部分地区出现了强烈的冷异常。此外，正相位期间的南环模(SAM)与巴西南部夏季和春季较冷的温度有关(Campitelli et al. 2021)。在负SAM阶段，风带减弱并向赤道北移，副热带急流作为波导向北漂移，有利于气旋向南美洲东南部传播。急流在负相的较大膨胀有利于气旋和反气旋向南美洲东南部的传播。这种影响似乎对气旋更为重要，并且取决于SAM的信号，它们可能向北传播(负SAM相位reboita et al. 2009)。正因为如此，在美洲南锥体发生更多极端寒冷事件的机会(Carvalho et al. 2005;Reboita et al. 2009)增加。2021年6月中旬，SAM进入负值阶段，这有利于巴西等中纬度地区的非常寒冷的空气入侵，这是南半球更多南部国家出现更强烈寒潮的有利情况。这些更冷的环境也影响了南极洲周围的海冰。根据欧洲哥白尼系统(www.copernicus.eu/en/access-data)的数据，2021年冬季观测到的冰型显示，南极半岛以西、别令斯豪森海和阿蒙森海以北的海冰浓度高于正常值。Kumar等人(2021)揭示了海冰变率与海洋-大气强迫之间的强烈关系。这些关系并不是长期不变的;因此，需要持续监控。虽然调查寒潮与远相关模式(如SAM)之间的关系不是本研究的目标之一，但这仍然是应该进行的重要研究方向。
最后，低层和高层环流场表明，中纬度地区向热带延伸的大振幅高层槽是寒冷事件的重要特征。嵌入西风气流中的波浪是冬季热带-温带相互作用的例证，正如在南美洲中部观测到的那样，这种相互作用导致南美洲东南部变冷。
就南美洲热带地区的极端气候事件而言，2021年尤为严重。除了本研究中描述的寒潮外，2021年6月，亚马逊盆地北部和中部还报告了一场异常大的洪水。巴西南部的特点是极端干旱。这两个水文气候事件都与增强的大陆哈德利细胞有关(Espinoza et al. 2022;Rao et al. 2022)。
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