没有什么比一波古怪的天气更能引发关于气候变化的讨论了。
在最近几周，美国中西部和东北部的气温剧烈波动，从寒冷刺骨到异常温暖，在某些地方，短短几天内就跃升了超过华氏50度。
这就是“天气剧变”——从一种天气状况到另一种天气状况的突然转变。现在，专家们正在质疑，不断变化的气候是否会影响某些类型的冬季天气剧变事件。
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答案，就像大多数与全球变暖相关的问题一样：这很复杂。但可能存在一些联系。
近年来，科学家们提出，气候变化可能会导致美国某些地区的天气剧变增加。但研究很少专门关注冬季天气。它们通常主要关注降水，无论是在生长季节还是在年度时间尺度上。
例如，一篇 2018年的论文表明，加利福尼亚州将看到极端潮湿和极端干燥天气的增加。因此，该州将经历极端潮湿年份紧随极端干燥年份之后的频率增加。
“我认为，总的来说，与生长季节相比，人们对冬季变化的影响了解较少，而这又是另一个例子，”新罕布什尔大学的环境科学家阿利克斯·孔斯塔说。
孔斯塔与温尼伯大学的水文学家和生物地球化学家诺拉·卡森一起，一直在国家社会环境综合中心资助的 项目 中调查冬季天气剧变的影响。到目前为止，他们一直在研究来自哈伯德布鲁克生态系统研究的数据，这是一个在新罕布什尔州白山进行的长期监测项目。他们研究了剧变事件与当地水文之间的关系，以及这些事件如何影响水流和洪水风险。
目前，还没有关于天气剧变事件的正式科学定义。
根据孔斯塔的说法，它被粗略地定义为一种“环境的碰撞，即天气波动与被认为是‘正常’或‘预期’的情况不一致”。
更普遍地说，气象学家和媒体报道经常将从一种天气类型到另一种天气类型的快速转变——从暖到冷或从湿到干——称为“剧变”。
科学家们表示，这类事件可能对人类社会产生重大影响，因此研究它们非常重要。例如，从冰冻到解冻条件的快速转变可能会增加管道爆裂、融雪和融冰造成的突发洪水或其他基础设施损坏的风险。它们还会扰乱植物生长并威胁农业产量。
专家表示，气候变化可能通过几种方式影响冬季短期剧变事件的可能性。
气象学家将最近的冰点以下气温飙升归因于极地涡旋的暂时性移动，极地涡旋是环绕北极的旋转气团。这种移动将一股冰冷的极地空气向下输送到北美东部。正如过去一两周的众多报道所指出的那样，一些科学家认为，极地涡旋行为的变化可能至少部分是由北极变暖驱动的，北极的温度目前正以全球平均速度的两倍左右的速度上升。
这是一个新兴的科学领域，也是气候科学家仍在激烈争论的领域。虽然研究表明，极地涡旋近年来可能更频繁地改变其位置——而且这些变化似乎经常与北极的暖期或热浪同时发生——但模型通常无法在这两者之间建立因果联系。因此，一些科学家认为，一定有其他因素在起作用。
尽管如此，如果该理论是正确的，即使总体气温正在上升，也可能意味着更频繁的仲冬北极寒流。这可能会导致近几周发生的这种跷跷板式的情况增加。
大气与环境研究分析公司的气候学家兼季节性预报主任犹大·科恩表示，在背景气候变暖、热浪和来自极地涡旋的寒流之间，“我们有点像拉锯战，有点像抵消或冲突的因素或作用力，导致了天气的这种波动。” 他是提出北极变暖与极地涡旋行为之间可能存在联系的研究人员之一。
气候变化的不确定影响
目前，无论原因是什么，气温波动都可能正在上升。科恩在2016年发表了一篇 论文，发现近年来北半球中纬度地区的冬季气温变率有所增加。
科恩写道，这一发现似乎“与预期相反”，因为模型研究普遍预测，在变暖的世界中，气温变率，或气温上下波动的程度，实际上应该在全球范围内下降。
而且在全球范围内，跨越所有季节，情况似乎都是如此——或者，至少，变率并没有增加。至少 一项研究表明，过去几十年里，全球平均气温变率一直保持相当平稳。
但该研究指出，放大到特定区域可能会产生不同的结果。例如，在欧洲和北美部分地区，变率似乎确实在增加。
然而，未来几十年这些地区将会发生什么，仍然是一个问题。
科恩本人认为，至少在短期内，与温度相关的冬季剧变事件将会增加。他说，由于模型没有捕捉到北极变暖与极地涡旋之间的联系，因此它们对未来气温变化的预测可能仍需要进行一些调整。
尽管如此，极地涡旋的驱动因素仍然存在争议。如果未来其位置的这些波动逐渐减弱或未能增加，那么冬季气温波动可能会像模型预测的那样变得不那么普遍，或至少不那么剧烈。
在包括美国在内的许多地区，冬季的变暖速度仍然快于夏季，而且最冷的温度正在升高。总的来说，随着一切全面变暖，最冷极端温度和最热极端温度之间的差异预计会缩小。
另一方面，模型表明，随着气候变暖，全球大部分地区的降水模式应该变得更加多变——换句话说，干湿条件之间应该有更多的波动。《科学报告》上发表的 2017年的一项研究指出，过去几十年里，降水模式的日常变化已经增加，并且每当气候变暖1摄氏度，变率可能会继续增加高达5%。
不仅降水模式从湿到干的转变更加频繁，而且在许多地方，降水事件也变得更加强烈。在冬季，这可能意味着干燥条件与强降雨或暴风雪之间更明显的转变。
虚假春季
还有其他形式的冬季“剧变”可能受到气候变化的影响，包括从秋季到冬季以及从冬季到春季的过渡。但这些影响也很复杂，并且可能因地而异。
大量研究表明，随着气候变暖，美国各地的季节时间正在发生变化。秋季持续时间更长，春季来得更早。这可能意味着生长季天气和冬季天气之间更可能发生突然或不均匀的转变。
在一些地方，研究表明，本季最后一次霜冻和新植物开始生长之间的时间开始失去同步。植物开始过早地出现，被升高的温度所迷惑，并且它们在季末寒潮中被冻伤，科学家将这种现象称为“虚假春季”。
一场特别灾难性的虚假春季于2012年发生在美国大部分地区——这是北美记录中最早的一次， 研究 后来得出结论——使新发芽的植物容易受到季末冻害的影响。
结果是毁灭性的。例如，在密歇根州，异常温暖的气温使该州的苹果园提前几周开花，使它们暴露于本季后来的连续严寒事件中。水果种植者损失了数百万蒲式耳的苹果，损失额约为5亿美元，这促使时任州长里克·斯奈德（共和党）向美国农业部请求灾难援助。
从长远来看，这类事件在某些地方可能会增加。例如，伊利诺伊州的一项 2013年研究发现，与一百年前的风险相比，近几十年来植物遭受霜冻损害的可能性已显着增加。该研究将调查结果归因于“与气候变化相关的变暖趋势和气温变率（极端值）的结合”改变了春季植物生长的时机。
但这种影响不一定在所有地方都在增加。一项 2014年研究发现，虚假春季在美国的一些地方会增加，而在另一些地方会减少。但总的来说，更多的地方正在出现下降，因为最后一次霜冻的日期实际上比春季“返青”的开始时间还要提前。虚假春季似乎实际增加最多的地区是美国西部山区，即落基山脉和内华达山脉之间的地区。
总的来说，冬季剧变事件是否会随着全球变暖而增加或减少，似乎取决于事件的具体类型、地点，以及在某些情况下，科学家仍在调查的某些气候因素的影响。继续监测和调查这些联系可能有助于社区更好地为未来的极端天气做好准备。
例如，在2011年10月，一场强大的东北风暴给东北部地区带来了异常早的降雪，这一事件俗称“雪十月”。该事件导致整个地区数百万户家庭断电，因为积雪覆盖了尚未落叶的树枝，压弯了树枝，导致树枝倒塌到附近的电线上。
温尼伯大学的科学家卡森说：“你可以看到，各州和其他司法管辖区认识到这类事件的影响，并且在早期的暴风雪之后，出台了一系列政策变化，这些政策变化与你必须将[树枝]从电线切回多远有关。”
“因此，有一些证据表明社区和其他司法管辖区可以适应。”
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