美国极寒，是北极变暖惹的祸？

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美国极寒，是北极变暖惹的祸？

Original Nature Portfolio Nature Portfolio  2021-12-02 12:40

原文作者：Quirin Schiermeier

气候模式表明，极地涡旋的变形会导致强冷空气南下。但部分气候科学家对此表示怀疑。

一项基于数十年大气观测的研究表明，美国和北半球其他地区最近出现的冬季极寒天气，可能是北极气候变暖造成的反效果。然而，目前尚不清楚这是否会是个随着全球升温而持续存在的长期趋势。

北极的变暖速度是地球整体变暖速度的两倍，一些气候研究人员长期以来一直怀疑，北极的快速变暖会引发北极周围风的异常，从而对极地以南数千公里外的天气产生影响。 

“传统观点认为，既然全球变暖意味着更多的热浪，那么它肯定会导致寒潮和降雪事件变少。”麻省理工学院气候科学家、该研究的主要作者 Judah Cohen 说。“但实情不尽如此。通过某些机制，气候变化也可能导致更严酷的寒冬。”

2月，异常严酷的冬季风暴给德州奥斯汀带来了降雪。图片来源：Montinique Monroe/Getty

冬季，北极上空大气的一个主要特征是极地涡旋，这是一种快速流动的高空气旋。涡旋通常会隔开北极上空的大气与靠近赤道的较暖空气。然而极地涡旋有时会伸展波动，此时寒冷空气可能入侵较低纬度、几乎从未遭受寒流的地区。对严寒毫无准备的地区遭遇此类极端天气时，或造成致命后果。今年2月，寒冷的北极空气袭击美国德州以及墨西哥北部部分地区，造成了至少111 人死亡。 

在《科学》[1]近期发表的一项研究中，Cohen等人比较了对北极大气条件40年的卫星观测数据与基于气候计算模型的实验结果。这些气候模型研究北极海冰和积雪范围的减少如何影响该地区的气流。海冰和积雪能够将大部分照射其上的阳光反射回太空，而颜色较深的海洋与陆地表面会吸收较多辐射，因此积雪与海冰面积减少会推动北极变暖。 

研究人员发现，在过去几十年中，极地涡旋伸展的事件显著增加，而当研究人员在模型中加入北极变暖的影响后，模型很好地复现了这一现象。

“这是一项富有洞察力的新研究。”阿姆斯特丹自由大学的气候科学家 Dim Coumou说，他没有参与这项研究。“研究优势在于，他们非常仔细地研究了极地涡旋的一种特定模式，该模式对特定地区寒潮非常重要，并且用气候模拟实验支持了观测结果。”

但是，关于“北极变暖可能是造成中纬度地区寒潮的原因”这一观点在气候学家之间仍然存在激烈争论。乍一看似乎很明显，全球变暖会让冬天会变得更温和。但是，研究气候系统不同组成部分间复杂关系的不同气候模型，在模拟北极变暖对中纬度冬季有多大影响的问题上存在分歧，最先进的模型也无法准确模拟出观测到的极地涡旋变化趋势。德国马克斯普朗克气象研究所的气候模式科学家Daniela Matei（未参与这项研究）说，究竟是气候模型缺了点什么，还是对极地涡旋拉伸的观测仅仅反映了自然的气候多变，这仍然有待研究。

Matei 说，新的研究并没有解决这些问题。尽管海冰和积雪覆盖的变化似乎部分造成北极上空的气流异常，但海面温度的十年间变化等其他因素，也可能导致北极大气的冬季异常，从而导致其他地方出现意外的极寒天气。更复杂的是，地球气候作为一个整体如何响应积雪和海冰的变化，仍存在很大的不确定性。

到目前为止，我们仍不清楚最近的冬季极寒是否开了未来天气的先河。“气候变化不是线性的，”Matei说，“这十年内发生的事情可能并不适用于下一个十年。”

参考文献：

1. Cohen, J., Agel, L., Barlow, M., Garfinkel, C. I. & White, I. Science 373, 1116–1121 (2021).

原文以Freak US winters linked to Arctic warming为标题发表在2021年9月3日《自然》的新闻版块上