在过去一年中，北极的气候有时近乎荒谬。最近的圣诞节周期间，某些地区的气温比平均水平高出 30 至 50 华氏度。到 11 月为止，该地区冰覆盖海洋的面积在 11 个月中有 7 个月创下历史新低——这是前所未有的持续时间。或许更重要的是，2016 年北极气温与北美、欧洲和亚洲中纬度地区气温之间的差异是迄今为止最小的。
值得注意的是，这种差距的缩小似乎正在推动中纬度地区的极端天气，从热浪和干旱到暴雪。为什么最近北极如此疯狂？它与南部（许多人居住的地方）的恶劣天气有多大联系？大众科学采访了罗格斯大学海洋与海岸科学研究所的研究教授詹妮弗·弗朗西斯，她自 1994 年以来一直研究北极气候变化及其与全球天气的联系。
[以下是经过编辑的采访记录。]
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目前持续不断的北极气候记录有多不寻常？
这些记录令人震惊，因为数量实在太多了。北极正在发生的额外变暖——“北极放大效应”——是我们见过的最严重的。我们还看到了海冰厚度最低值，以及大气中水蒸气含量最高值。后者通常不会成为头条新闻，但它应该成为头条新闻；水蒸气来自更多的蒸发，因为有更多暴露的开放海洋。此外，急流的大幅摆动将更多水蒸气向北输送。这很重要，因为水蒸气是一种温室气体，就像二氧化碳和甲烷一样。它将热量滞留在 атмосфере 中。这些蒸气也会凝结成我们所知的云滴，而云滴本身会吸收更多的热量。水蒸气是放大效应故事的重要组成部分——也是北极变暖速度快于其他任何地方的重要原因。
额外的水蒸气是否会导致某种反馈环路——趋于自我强化的条件？
我们开始这样认为。它是反馈的直接组成部分，即海冰的更多流失导致更多的蒸发，从而吸收更多的热量，从而融化更多的冰——这是恶性循环之一。但另一个可能正在出现的恶性循环是，当北极非常温暖时，我们认为这会导致急流采取更波浪状的路径——大幅向北摆动和向南下降。当急流这样做时，它会将更多的热量和水分输送到北极，这会使北极更热，从而使急流更加波动——这是与海冰消失相关的另一个恶性循环。圣诞节期间，北极点气温高于冰点——对于一年中的那个时候来说，这太疯狂了——这与急流的一次大幅摆动有关。
最近，科学家们开始更直接地将气候变化模式与极端天气事件联系起来，而他们通常不愿这样做。这些联系是否变得更加清晰？
嗯，首先，全球气温升高正在加剧热浪。全球更多的水蒸气与大气变暖有关——现在大气中的水蒸气比 20 世纪 50 年代增加了约 7%，这与强降水事件的增加直接相关。干旱也与大气变暖有相当直接的关系。
北极放大效应——[北极气温比中纬度气温上升得更快]——可能是最具争议的因素。我们认为正在发生的情况是，放大效应正在促成急流中这些非常波浪状的模式。当这些波浪变大时，我们往往会在中纬度地区看到非常持续的天气模式。这些波浪往往移动非常缓慢，而这些波浪正是造成我们所经历的天气的原因。这些波浪的不同部分往往会促成非常暴风雨的模式、非常干燥的模式或冷热交替。因此，在您所在的地区，天气状况将持续更长时间。
加利福尼亚州持续干旱的原因仍然难以 unravel——其中有多少是由于全球普遍变暖造成的，有多少是由于北极快速变暖导致更持久的急流模式造成的。但这就是目前正在进行研究的领域。
那么，我们是否可以将加利福尼亚州的干旱与北极条件或急流联系起来？
这涉及到中纬度和热带地区气候系统的自然波动可能如何因北极变暖而加剧。一个很好的例子——一些研究清楚地表明了这一点——是当太平洋的海面温度模式倾向于在特定位置将这些向北摆动或山脊之一置于急流中时。在过去几年中，这些模式倾向于在北美西海岸附近形成山脊。这是很自然的事情。但与此同时，我们在北极太平洋一侧的海冰非常少。该地区上空一直有很多暖空气——阿拉斯加经历了许多创纪录的高温和大量降雨。我们认为发生的情况是，当在北极变暖可以加剧它的位置形成山脊时，这会使山脊变强并将其进一步向北延伸。这会在急流中形成更大的波浪。您会在北美西部形成更强的山脊，并在更靠近北美东部的地区形成更强的向南倾斜。
这将如何导致加利福尼亚州干旱？它是否将雨水向北移动？
山脊是干燥、晴朗的天气。这就是所谓的“荒谬地有弹性的山脊”——它一直处于恰到好处的位置，使加利福尼亚州非常干燥。它已将风暴向上送到西雅图、太平洋西北地区和阿拉斯加。
我们能否将其他极端天气归因于北极，例如西伯利亚的过度降雪和寒冷？
北极地区 20 至 30 度的较暖异常与西伯利亚地区 20 至 30 度的较冷异常相匹配。这种机制已被充分记录在案。温暖的北极，特别是斯堪的纳维亚半岛以北的地区——巴伦支海和卡拉海——是海冰流失最多的地区之一。今年海冰一直持续偏低。这往往会使急流向北凸起，从而在东部形成一个低压槽，这有助于引导更多北极空气进入西伯利亚，并导致那里的降雪提前。一旦陆地上有积雪，它就会隔离陆地，使天气更加寒冷。更早、更多的降雪是使天气更加寒冷的恶性循环之一——而寒冷有助于诱导急流在那里向南倾斜。
据说最近“蜿蜒”得更厉害的极地涡旋呢？
这就更复杂了。过去一年半的几项趋势表明，当冬季急流变得不稳定且北极非常温暖时，我们往往会看到平流层[或极地]涡旋变得不那么圆形——更蜿蜒，甚至分裂成两个。这种情况在过去几年中发生了很多次。当极地涡旋受到干扰时，它往往会在冬季后期影响急流。该系统似乎存在长期记忆，从秋季北极地区的海冰减少和气温升高开始，然后是 2 月甚至 3 月的这种涡旋行为。
这与 2016 年路易斯安那州的严重洪水有关联吗？
洪水风暴系统移动非常缓慢，但我们以前也见过这种情况。这是否与北极有关尚不确定。
科学家们一直不愿将特定的天气事件归因于气候变化。这种情况正在改变吗？
我认为最初的不情愿是因为这是一个新的假设。我认为一些研究热带地区的人几乎都认为热带地区控制着世界各地的天气模式。因此，一个新的挑战者出现了，说：“哦，不仅仅是热带地区，还有北极！” 有些人不愿接受地球顶端的这个区域会影响像急流这样巨大的事物。但自 2012 年以来，已经有数十项研究支持了这一总体思路。他们还发现，情况很复杂——不同的机制在不同的季节在不同的地点发生——但一切都开始变得更加清晰。现在已经有足够的研究表明，该假设正在转变为理论。
公平地说，北极行为的变化与科学家的预期相符吗？
有些事件与 10 年甚至 5 年前的预期不符，但它们确实符合将北极与急流联系起来的这一较新的假设。有明显的迹象表明，ENSO [厄尔尼诺-南方涛动，或厄尔尼诺/拉尼娜循环] 不再是唯一的决定因素。
北极记录的发生是否比预期的要早？
事情似乎确实比大多数人预期的发展得更快。冰层肯定比我们预期的消失得更快。即使在五年前，大多数模型预测我们可能会在本世纪末看到一个没有海冰的夏天。现在，估计更像是 2030 年或 2040 年，甚至这可能也太遥远了。过去一年北极地区被打破的全部记录似乎表明，我们看到事情发展得更快。这种情况正在地球的气候系统中全面发生。