编者按：以下文章经 The Conversation（一家报道最新研究的在线出版物）许可转载。
每个人都喜欢谈论天气，而今年冬天，大自然母亲为我们准备了一场丰盛的盛宴，供我们细细品味。美国几乎没有哪个地区幸免于她的怒火。
美国西部持续严重干旱和异常温暖的天气，旧金山经历了有史以来第一个 无雨一月；严寒天气持续笼罩美国中西部北部和东北部；新英格兰地区则被看似无休止的 暴风雪所淹没。
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是的，干旱、寒冷和暴风雪以前也发生过，但这种模式在北美洲的持续存在开始引起人们的关注。气候变化在这里起作用吗？
更加曲折的急流
我们确实知道的一件事是，极地急流——一股在高空（飞机飞行的高度）快速流动的、环绕北半球的风——近年来出现了一些奇怪的现象。
急流不再以相对笔直的路径环流，而是更多地以南北波动的形式蜿蜒。在西部，它一直在向北凸起，可以说自 2013 年 12 月以来一直如此——气象学家将这种模式称为“异常顽固的高压脊”。在东部，我们看到了它向南凹陷的对应物，我称之为“极其顽强的低压槽”。（见下图。）
极地急流典型模式的这些长期转变是今年冬天一些恶劣天气的罪魁祸首，寒冷的北极风持续数周肆虐从风城芝加哥到大苹果城纽约的各地。
我们知道气候变化正在增加极端天气的可能性，例如热浪、干旱和异常强降水事件，但它是否也使这些“粘滞”的急流模式更可能发生呢？也许是。
减速的、醉酒般的路径
急流是一种极其复杂的现象，自大约 75 年前被发现以来，弄清楚它的运作机制一直挑战着大气科学家。更难以捉摸的是弄清楚气候变化将如何影响它。
急流的存在是由于气温差异。就极地急流而言，它负责我们在北半球中纬度地区经历的大部分天气，正是寒冷的北极与南部较温暖地区之间的碰撞驱动了它。（更深入的解释可以在这里找到。）任何影响温度差异的因素都会影响急流。
这就是气候变化发挥作用的地方：北极的变暖速度远快于其他地区。因此，北极/中纬度地区的温差正在缩小。而较小的温差正在导致急流中自西向东的风减弱。
强劲的急流倾向于从正西向正东方向吹；较弱的急流则倾向于以醉酒般的南北路径更多地蜿蜒，从而增加了出现类似我们自去年冬天以来几乎持续看到的波浪状模式的可能性。
当急流的波浪变大时，它们往往会更缓慢地向东移动，这意味着它们产生的天气也移动得更慢，从而形成更持久的天气模式。
至少，这是理论。证明这一点并不容易，因为气候系统中同时发生着其他变化。有些是自然波动，例如厄尔尼诺现象，另一些则与温室气体增加有关。
然而，我们确实知道，北极正在发生整体性的变化，其速度之快甚至让北极科学家都感到不安。以海冰为例。仅在 30 年内，其体积就减少了约 60%，这正在对整个海洋、大气和生态系统产生连锁反应，无论是在北极内部还是外部。我一生都在研究北极大气和海冰，我从未想到会看到该地区发生如此巨大且如此迅速的变化。
“停滞”的天气模式
为了研究北极变化对天气模式的影响，我们拥有自 20 世纪 70 年代末（卫星开始提供数据时）以来良好的大气温度和风力测量数据，以及追溯到 20 世纪 40 年代末的相当好的测量数据。
我的同事和我一直在使用这些信息来测量急流的曲折程度，以及自从大约 20 年前北极开始快速变暖以来，它的行为是否发生了变化。然而，由于高层大气是如此混乱的漩涡风，测量急流曲折程度的变化是很棘手的，因为它不是科学家传统上使用的指标。
因此，我们面临的挑战是找到新的方法来测量曲折程度，并确定我们发现的任何变化是否与北极快速变暖、气候系统中的其他一些变化或仅仅是随机巧合有关。虽然故事仍处于早期阶段，但情节正在变得更加复杂。
包括我的同事和我自己在内的全球多个研究小组正在努力理解北极快速变暖与天气模式变化之间的联系。
一些 最近的 研究 发现，秋季俄罗斯西部以北地区海冰流失与中亚地区频繁出现的异常寒冷冬季之间似乎存在密切联系。海冰流失有利于急流向北凸起，从而加强了东部的地面高气压。这种变化将寒冷的北极空气向南泵入中亚地区。
其他 研究表明，夏季北极变暖导致急流分裂——或两条分离的风河——这往往会捕获波浪。这些静止波导致天气状况长期“停滞”，增加了欧亚大陆和北美地区极端热浪、干旱和洪水事件的可能性。
我们自己上个月在《环境研究快报》上发表的新研究使用多种新指标表明，急流正变得更加曲折，北极快速变暖正在发挥作用。如果这些结果得到证实，那么我们将看到我们的天气模式变得更加持久。
换句话说，“异常顽固的高压脊”和“极其顽强的低压槽”可能会成为常态，以及它们造成的各种天气灾害。
詹妮弗·弗朗西斯获得了美国国家科学基金会和 NASA 的资助。她是美国气象学会、美国地球物理联合会、科学女性协会和关注科学家联盟的成员。
本文最初发表于 The Conversation。阅读原文。