长期预报:北半球可能迎来极端冬季

冬季天气更有可能变得非常寒冷或异常温暖,比以往任何时候都更不可能“正常”

北半球的夏季气象已经开始,但现在北极发生的事情可能会极大地影响你在 12 月面临的天气。

刚过去的冬天是美国历史上最温暖的,而东欧则被困在致命的严寒中,积雪堆到了屋顶。然而,前一个冬天,美国却遭到了重创。到底发生了什么?今年会发生什么?

我们可能终于有了一些答案。


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大气科学家查尔斯·格林和布鲁斯·蒙格在康奈尔大学今天在海洋学杂志上发表的一项新分析将冬季的严重程度追溯到夏季北极海冰融化的程度。融化加剧正在导致急流——大气中影响北半球中纬度地区冬季天气的主要压力梯度发生根本性变化。他们的结论是:冬季怪异现象可能会成为常态。

海冰反射阳光。但是,随着更多的海冰融化,更多的海水暴露出来。海水比冰的颜色深得多,吸收更多的太阳热量并变暖,这反过来又融化了更多的冰,形成了一个反馈循环。在秋季,海洋将多余的热量释放到大气中。这减少了北极和中纬度地区之间的温度差异(或梯度),这反过来又减少了这些地区气压场之间的差异。从北纬 70 度到北极的气压场称为北极涛动。从北纬 70 度到副热带的气压场称为北大西洋涛动。

格林说,减少两个涛动之间的差异会改变急流在冬季的行为方式——要么用来自北极的极端寒冷和降雪来袭击我们,要么让热带热浪比平常向北延伸得多。他说,这种新的行为可以解释去年冬天欧洲的创纪录寒冷和美国创纪录的温暖,2010 年埋葬华盛顿特区的“雪灾”,以及今年冬天可能发生的事情。

2011-12 年欧洲寒冷的冬天:急流从西向东穿过美国、欧洲和亚洲的北部纬度地区。然而,它很少看起来像一条笔直的水平线。正如我们经常在典型的电视天气预报中看到的那样,线的其中一部分通常会轻轻地向南弯曲,然后再轻轻地向北弯曲,看起来有点像它环绕地球的正弦波。然而,减弱北极涛动和北大西洋涛动之间的压力梯度,让北极空气向南漂移到急流中。但关键是:当压力梯度较弱时,急流会减速。这使得大的弯曲比平常更向南和更向北延伸,并倾向于将这些极端位置锁定比平常更多的时间。这些情况使东欧陷入严寒。

2011-12 年美国温暖的冬天:那么,为什么美国同时出现了创纪录的温暖?记住正弦波。在美国东半部,急流向北弯曲了很远,并持续了很长时间,让来自副热带的暖空气漂移到加拿大边境并留在那里。太平洋上的拉尼娜压力模式加强了这种模式,该模式倾向于将急流转向美国东部上空。

2010-11 年美国多雪的冬天:然而,在前一年,北极涛动和北大西洋涛动之间较弱的梯度导致急流在美国东部急剧下降并停留在那里。恰巧太平洋发生了厄尔尼诺事件,该事件倾向于将急流推向美国西部上空,使其在美国东北部向南弯曲,从而将寒冷的北极空气拉下来。

所有这一切的教训是,夏季北极海冰融化得越多,急流的弯曲就会变得越极端,并且它们将停留的时间越长,从而使我们的冬天比平常更冷或更暖。“北极气候系统正在发生如此动态的变化,以至于游戏规则正在改变,”格林说。“这不是我们所知的同一个北冰洋。北极和北大西洋涛动正在以我们意想不到的方式发生变化。”他说,这种一直相当一致的相互作用现在已经成为影响我们天气的“一张王牌”。

格林说,因此,“平均”冬季的可能性将降低。为极其寒冷或极其温暖的冬天做好准备。虽然气候科学家无法详细预测涛动在未来两周以上的行为方式,但格林说,如果北极海冰继续在每年夏天大量融化,“我愿意说,我们应该预料到更多的寒冷北极空气和降雪袭击(美国)东海岸。你不能指望某一年会是那样,但如果你押注 10 年,你可能会赚钱。”

从今年 12 月开始,东北部迎来寒冷冬季的几率在 6 月 7 日变得更高,当时美国国家气象局气候预测中心将世界置于本季的厄尔尼诺观测之下。

Mark Fischetti has been a senior editor at 大众科学 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大众科学 Mind and 大众科学 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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