极地涡旋正在肆虐——这可能不是因为气候变化

上周，严寒和暴雪袭击美国中西部地区，一些新闻媒体报道了一个看似矛盾的观点：在气候变化的影响下，冬季短暂的北极冷空气可能会在美国大陆变得更加常见。

一些大气科学家确实支持这一观点，他们表示，北极迅速变暖可能会破坏平流层极地涡旋以及急流或对流层极地涡旋，而后者是上周极寒天气的主要来源。但其他研究尚未证实这些发现，这一话题仍是科学家们争论的焦点。这就是为什么我们不能肯定气候变化是否会在未来给美国带来更多寒流的原因。

北极变暖可能给我们带来寒冷天气

随着全球气温升高，两极的海冰正在融化，使海洋暴露在太阳的热量下。由于水比冰吸收更多的热量，这导致温度升高，导致更多的冰损失，从而导致更多的温度波动，等等。结果，北极的温度上升速度大约是中纬度地区的两倍。

这种放大效应会缩小北极和中纬度之间的温差。而这种温度梯度变化可能会扰乱极地涡旋，即每年冬天在北极上空平流层形成的冷风区。一些科学家认为，这可能会形成一个较弱的极地涡旋，更容易向南移动和分裂——这些事件有时会导致美国和欧洲中纬度地区出现寒冷天气。

北极变暖还可能推动急流（对流层中靠近地面的风带）向南移动，或导致急流变得更加波动。伍兹霍尔研究中心高级科学家詹妮弗·弗朗西斯说：“自 2012 年我们发表第一篇论文以来，已经积累了大量证据。科学结论尚未确定，但目前确实没有其他解释。”

为什么我们仍然不确定

布里斯托大学大气科学家威廉·塞维尔表示：“我们看到极地涡旋变弱和海冰减少，并不意味着两者之间是相互影响的。”塞维尔在 2017 年发表于《地球物理研究快报》的研究中表示：“我证明，如果我们进行包括我们所知道的一切（关于大气）、二氧化碳上升等一切的模拟，它们模拟的（极地涡旋）变弱和变强的可能性一样大。”“涡旋的趋势并不一致。”

塞维尔说，虽然有迹象表明极地涡旋正在减弱，但我们看到的极地涡旋模式可能是由自然变化所解释的。环境科学合作研究所的大气科学家艾米·巴特勒补充说，我们掌握的有关极地涡旋破坏的记录有限，而且几十年来变化很大。而且极地涡旋移动的频率相对较低，这意味着在研究这些事件时几乎没有历史数据可供参考。

“20 世纪 90 年代几乎没有出现过极地涡旋，但 21 世纪几乎每年都会出现一次，”巴特勒说，“这种十年变化在 1958 年以来的历史记录中随处可见。”

在 2018 年《大气化学与物理学》的一项研究中，作者得出结论：“无论使用何种指标来识别这一事件，21 世纪 [平流层突然变暖] 的频率都不会发生统计学上的显著变化。”

与此同时，未来的急流可能会陷入北极和热带之间的拉锯战。虽然海冰的消失和相关的变暖可能会将急流及其冷空气推低，但未来热带上空的大气也可能出现变暖高峰，这将导致急流向相反方向移动，回到极地。“一个主要的不确定性是，我们不知道这些地区到底会变暖多少，所以我们不知道这场拉锯战会如何发展，”巴特勒说。

未来还有更多曲折

科学家们为何得出如此不同的结论？很大程度上归结于风、温度和其他使用计算机模拟的变量的微小变化。塞维尔说，这基本上是一种蝴蝶效应。“因为大气是一个混乱的系统，一个微小的变化可能会在日后造成巨大的影响。”

弗朗西斯表示，即使评估相同的气候模型，科学家也会得出不同的结论。例如，根据平均天气模式的时间段，您可能会或可能不会看到短暂的寒流。

总体而言，气候模型的证据以及观察模型的方法并未显示出气候变化对极地涡旋和急流影响的明显趋势。但这并不是说北极变暖不会影响中纬度地区的天气，巴特勒说，这一观点“近年来已被广泛接受”。只是“大多数大气科学家仍然怀疑这种关系是否对最近的气候模式产生了影响，以及它在未来会产生什么样的相对影响，”巴特勒说。

从全球来看，未来的冬季将更加温暖，降雪量也将减少。在最近的一项研究中，美国国家大气研究中心的大气科学家科林·扎日茨基发现，虽然未来偶尔出现的强烈东北风暴的发生频率大致相同，但常规的“令人讨厌的”暴风雪将会减少。扎日茨基表示，这些强烈暴风雪是否在某种程度上受到北极变暖的影响，还有待从数据中得出答案。

总体而言，塞维尔表示，“对于未来极地涡旋事件的预期，目前尚无定论”。尽管研究这一主题的科学家“并未互相争吵”，但他表示，“这肯定是一个有争议的话题。”虽然我们可以预期冬天会继续变暖，但不要急着扔掉你的派克大衣和雪地靴。