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| 極端暖與極端冷：氣候變化中的“過山車”現象 |
| 來源：中國科學報 作者：魏科 時間：2025/2/12 |
立春節氣剛過不久，從2月6日凌晨開始，我國東部地區從北到南出現了一次“暴走”的寒潮大風天氣，多地最大風力達到8至9級以上，有些地區的瞬時風力甚至達到12級，北京延慶山區的風速甚至超過40米/秒(13級風力)。
與大風天氣相配合，我國東部大多數地區的氣溫也降到了冬季最低點。2月7日凌晨，北京南郊觀象臺氣溫降到-12.1℃，白天最高溫僅-4.9℃，是入冬以來最冷的一天;2月8日，上海徐家匯溫度跌至-4.2℃，不僅是這個冬季以來的最低氣溫，而且成為近35年來2月的最低氣溫。
然而，在這次極端冷事件發生之前的1月，多個國際知名研究機構發布2024年全球溫度數據，指出2024年是有觀測記錄以來最熱的一年。世界氣象組織在綜合分析了這些數據后，對以上結論進行了確認，并指出2024年全球平均氣溫比工業化前平均水平高出約1.55℃，是首個全球升溫超過1.5℃的年份。與之對應，在本輪寒潮天氣之前，這個冬季我國大部分地區比較溫暖，其中北京的最低溫度一直高于-10℃。盡管北京部分地區出現過幾次零星降雪，但都不符合初雪標準。溫暖成為春節前我們關于這個冬季的主要記憶。
在這樣的背景下出現極端冷事件，這種現象不禁讓人困惑：為什么全球變暖了還有這么冷的寒潮大風天氣?極端暖和極端冷之間究竟有什么聯系?
在全球變暖的背景下，極端冷事件的頻率和強度并未減弱，反而頻繁出現。例如，2021年2月，美國得克薩斯州進入重大災難狀態。罕見的冬季風暴不僅使多地氣溫創歷史同期最低紀錄，而且使天然氣管道和進水管結冰，導致大規模斷水斷電，造成100余人死亡。本輪寒潮大風過程給日本帶來本年度最強寒潮暴雪天氣，北海道帶廣市在12小時內觀測到創紀錄的129厘米降雪，青森縣部分地區積雪厚度接近4米，多地高速公路路段臨時封閉，多條鐵路線路因積雪而停運。同期，美國多地遭遇了罕見的冬季風暴，多地氣溫比往年同期低7至14℃，新奧爾良、堪薩斯城、肯塔基州等地降雪量超過20厘米，致使大規模航班取消、停電和停課。
研究表明，全球變暖加劇了氣候系統的不穩定性，導致極端天氣事件更加頻繁，并且冷暖轉變和干濕轉變更加劇烈。北半球中緯度的冷暖過程變化在一定程度上與“北極放大”效應有關。全球變暖并不是所有地區“一二三齊步走式”變暖，而是有些地區增暖幅度大，有些地區增暖幅度小。例如，大陸地區的增暖幅度超過海洋，高緯度地區增暖幅度超過低緯度地區，其中北極地區的增暖趨勢是全球平均水平的3倍以上，這就是“北極放大”效應。
冬季，北極上空有逆時針旋轉的極地渦旋，渦旋周圍則是強大的西風帶，繞全球一周。一般而言，嚴寒的極區和溫暖的中緯度地區之間溫度差越大，西風氣流越強，極地渦旋就越穩定，冷空氣就越容易被禁錮在極區。“北極放大”效應使南北增溫幅度不同，縮小了極區與中緯度地區之間的溫度差，從而使極地渦旋的穩定性降低。在這種情況下，西風帶上的擾動容易急劇發展，形成南北跨越中高緯度地區、東西跨越半個地球的大型波動。在波動的槽線附近，來自極地和高緯度地區的冷空氣長驅南下，暴風雪和寒潮天氣最為嚴重;而在波動的脊線附近，來自中低緯度的暖空氣可以長驅直入高緯度地區，甚至可以進入極區，使極區的溫度超過中緯度地區。
因此，在本輪寒潮大風天氣過程中，原本圍繞北極逆時針旋轉的極地渦旋受大型波動的影響，發生了扭曲，被拉扯成一個“8”字形環流。冷空氣從“8”字的兩頭傾瀉而出，一支直撲東亞地區，另一支在北美地區肆虐。這就是一個典型的極地渦旋穩定性變化的過程。根據1月17日發表于《npj氣候與大氣科學》的最新研究論文，在全球變暖背景下，北半球冬季的大型波動會顯著增強，這會使中緯度地區的天氣過程變得更加極端，并且維持時間更長。看起來極寒的天氣過程，卻能在全球變暖里找到肇事的根源。在某種程度上，極端冷與極端暖是同一枚硬幣的兩面。
在一個地方出現極端冷事件與全球整體變暖并不矛盾。在我國大部分地區出現嚴寒之際，全球其他地方的高溫不斷，如果對全球進行整體平均，依然能夠作出全球整體變暖的判斷。此外，短時間極端冷天氣事件與長時間的氣候變暖并不矛盾。極端冷天氣事件維持時間較短，一般為一兩周，在寒潮前和寒潮后，我國大部分地區都明顯偏暖，如果進行全年整體平均，依然會得出整體偏暖的結論。
從溫暖環境突然進入寒冷環境，人體需要時間調整生理機能，這種調整過程可能導致身體不適，甚至引發健康問題。除了凍傷外，寒潮低溫還會顯著增加心血管疾病的發病率和死亡率，使呼吸系統疾病的發病率飆升，引起流感、哮喘、慢性阻塞性肺疾病等。
除了冷暖交替變化外，干濕的快速切變也會帶來嚴重的地區性災害。1月，美國南加州地區山火肆虐與該地區的嚴重干旱直接相關。2024年5月初至12月底，洛杉磯市中心僅記錄降雨0.16英寸。而在干旱之前的冬春季節，這一地區則處于“暴雨模式”，降雨量是歷史值的兩倍。豐沛的降雨有助于植被生長，2024年夏季洛杉磯比往年“綠”30%，山區草木如綠色地毯般蔓延。而當后期旱澇急轉、極端干旱來臨之時，植被干枯后就為山火燃燒提供了豐富的燃料。
極端天氣的交替出現是氣候變化的一個重要特征。我們要加強氣象監測和預警，增強公眾的防寒意識，加強基礎設施建設，并采取應對氣候變化的措施。只有這樣，我們才能更好地應對氣候變化帶來的挑戰，保護社會和經濟安全。
(作者系中國科學院大氣物理研究所研究員)
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