寒潮的原因，找到了！

作者：斯文的樊學長

製圖：孫綠 / 校稿：貓斯圖 / 編輯：養樂多

2020年12月29日到2021年1月1日，中國出現影響全國大部分地方的寒潮天氣，中國從北方開始經歷了一波強勁的降溫，到1月6日時，北京出現-19.6℃的低溫，這是1966年以後的最低數字。

這溫度，這風，感覺在催命

（參考：中國氣象局）▼

冷冰冰的數字體現在日常生活上，就會變成冒冷氣的鞋底，回家路上凍裂的生雞蛋和粘手的鐵欄杆。結合能把豬刮上天的風口，讓人不覺產生這樣的懷疑——說好的全球變暖呢？

歡迎來北極體驗一下全球變暖▼

（這裏的北極指的是阿拉斯加的北極市）

極端天氣現象的成因很多，很難一概而論，衆多條件還會互相影響，這就導致真實原因往往無法直觀感受到，甚至與直覺完全相悖。就說今年的寒冬，其實恰恰部分源於全球變暖，是不是很反常識？

極地渦旋的作用

不知道還有多少人記得，前年冬天美國人也被凍壞了。2019年1月，整片五大湖區的平均氣溫降至-34℃至-40℃，芝加哥附近的氣溫甚至一度降至-46℃，從五大湖區到新英格蘭無不受到這次超強寒潮的影響。

那一次是由於極地渦旋南移

讓美國人民體驗到了一把北極生活（下圖向左滑動）▼

急凍模式下的五大湖（2019-1-27）

（圖片：NASA）▼

那次寒潮造成了2000多個航班停飛，多處公路停運，爲保證鐵路運行安全鐵軌旁邊甚至生起了火。相較而言中國這一次的寒潮還不算特別過分的。

相當兇猛▼

天氣現象的成因非常複雜，表面上我們很難將橫跨整個地球、時間相距兩年的兩次大範圍降溫的成因聯繫在一起。但是理論上說，兩次寒潮背後，都有冰蓋融化導致極地冷渦南移的關鍵影響，甚至可以說二者不是孤立事件，都是上述氣候變化的一個具體表現。

一般人很難想象地球是作爲一個整體在運轉

但事實就是如此

（圖片：NASA / Kathryn Hansen）▼

在正常年份，北極的海冰面積在3月份時到達最大值16000000平方千米，9月份時經過一整個夏季的融化，到達最小值7000000平方千米。因爲海冰的反照率遠遠大於海水，所以冬季時可以反射而不是吸收更多的太陽能，夏季則相反。數百萬平方千米的冰蓋與海水之間的切換，對全球氣候都能起到影響，對北半球中高緯度的影響尤其明顯。

夏季和冬季差異很大，這是一個巨大的調節系統

（參考：NOAA）▼

冰蓋減少會造成大氣環流的異常，重要表現包括向極溫度梯度減弱（因爲北極自己的氣溫上升了），大陸上空緯向西風減弱，西伯利亞高壓增強等等，而後者對中國冬季氣候來說至關重要。

1982-2007，北冰洋較厚冰層逐漸減少

（圖片：wikipedia@National Snow and Ice Data Center）▼

此外，極地渦旋是影響氣候的重要因素，它是大氣高層的緊密旋轉氣流。漩渦可以將極地溫度極低且密度較大的空氣，一直通向上空的平流層，就像無形的彈力繩“束縛”着冷空氣，把冷空氣限制在北極地區。

它的形成源於地球高低緯度之間的氣壓差（也就受到溫度差的影響）。北極與赤道的溫差越大，極地渦旋也就越穩定，越能將冷空氣鎖定在極地。

這相當於是一個單中心的極地渦旋

如果分裂爲多中心的渦旋，北美和東北亞就要小心了▼

其實極地渦旋南北極都有，但是南極大陸更冷，周邊陸地更少，渦旋更強更穩定，目前還沒有發生什麼變化。而在陸地佔比比較大的北半球，氣流交換的干擾作用更加明顯，所以北極極地渦旋的受干擾因素更多。

北極地區的周邊狀況顯然比南極地區要複雜得多▼

一旦極地渦旋偏弱，留出的空間就會被較爲溫暖的氣團北上佔據，擠壓極地渦旋原本的空間。受到擠壓的極地渦旋影響範圍就變得不再穩定、規則，北極氣團就可能被“擠”到更靠南的地方。

嚴重時，極地渦旋本身也會發生分裂。正常情況下，北極渦旋會分裂爲兩個，分別分佈在加拿大的巴芬島和西伯利亞東北部，它們分別控制着西北半球和東北半球的高緯度氣流，這種情況也還算穩定。

只是這兩個還好

問題是，他們會不會繼續南下▼

極地渦旋南下+拉尼娜現象助攻

不巧的是近三十年，全球變暖越來越顯著，這導致海冰減少，反射減弱，吸收更多太陽熱力，海冰進一步減少的惡性循環，所以出現了非常反常識的現象——北極升溫幅度接近其他地區平均升溫幅度的三倍。

北冰洋2018年3月的海冰範圍

與1981-2010年同期比較

（參考：NOAA）▼

北冰洋2018年9月的海冰範圍

與1981-2010年同期比較

顯然，數十年來，冬季的海冰範圍變化不大

但夏季北冰洋的海冰範圍急劇縮小

（參考：NOAA）▼

北極比赤道暖化更快也就意味着兩者之間的溫差正在減弱，大氣環流也因此受到影響。繼而，它減弱了極地渦旋和西風急流，使西風急流較爲波動，有利於北極冷空氣南侵。

所以在過去四十年，極地渦旋的偏弱的趨勢在逐漸明顯，在近年來終於愈發明顯地出現分裂。在最嚴重時分裂爲雜亂無章的數個，並南下到北半球中高緯地區，這也就解釋了爲什麼在2010年代，美國東北部的冬季變得更加嚴酷。

極渦南下，五大湖也能體驗到北極的溫度了

這和這幾天北京的體驗比較類似

（圖片：NASA）▼

極渦盤旋着捲過美國東北部▼

2020年秋天，北極海冰出現了有觀測以來第二少的情況，極地渦旋大大減弱，約束力更差，冷空氣走向混亂的現象也就更明顯了。

極地冷空氣南下通常兩個走向，歐亞或北美。今年，冷空氣輪到了偏向歐亞地區，而歐亞大陸冬季溫暖氣候主要由北大西洋吹向大陸的暖溼氣流維持，西風的減弱又導致南北向的氣流運動缺少阻塞，有利於冷空氣的南侵，這就是今年中國出現強寒潮的背景。

分裂爲多極的極地渦旋（下圖爲2014年1月5日）

不同難分南侵的方向不同，今年是東北亞

（圖片：NOAA）▼

除了極地渦旋減弱的大環境，發生於赤道中東太平洋的拉尼娜事件，對這個尤其寒冷的冬季也起到了推波助瀾的作用。

拉尼娜現象源自東南信風吹走了太平洋東部被曬熱了的表層海水，導致底部寒冷的海水上翻，赤道太平洋中部和東部海洋表面溫度的大尺度降溫，並影響熱帶大氣環流，進而影響風和降雨量。它對天氣和氣候的影響通常與厄爾尼諾現象相反，對中國來說，增加冷冬出現的概率。

厄爾尼諾對應中國的暖冬，拉尼娜則對應冷冬

但相比平均氣溫，突發的氣溫變化更引人關注

（圖片：NASA）▼

2020年10月末，世界氣象組織便宣告了一次中等到強級別的拉尼娜現象形成，這次的拉尼娜現象延續到了2021年，並在今年冬季迎來了峯值。這次拉尼娜現象對我國南方的影響較大，降低了持續性雨雪冰凍的可能性，但是也影響了副熱帶高壓的位置和強度，導致南方難以阻擋冷空氣的南下。

所以這次全國都很冷，零度以上的省份已經不多了

當然，北方則進入了北極模式

（圖片：中國氣象局 https://weather.cma.cn/）▼

可以說，北方極地渦旋減弱和南方拉尼娜現象盛期的兩個因素互相影響，導致2021年開局全國範圍的降溫，也讓大家都聽到了家鄉的風說的話：“我要你死。”

變暖導致的冷冬

冷和暖是一個相對主觀的標準，今年各種因素綜合影響下的寒潮讓人萌生冬季變冷的懷疑。然而事實上，近年來其實一直是暖冬偏多，大衆對冬季氣溫的預期已經變得很高了。

像這樣的大雪，我小時候遠比現在要多，也更冷

如今北京下雪彷彿就是意思意思糊弄人的

（圖片：Fang Deng / shutterstock）▼

以這次降溫中備受關注的北京爲例，其實60、70年代時冬季普遍要更冷，一月零下十餘度的天氣並不少見，1966年還曾經達到過-27℃。《中國氣候變化藍皮書（2020）》也說明了這一趨勢，上世紀八十年代以來，每一個十年都比上一個十年更暖，1961年到2019年之間我國的極低溫事件其實是在不斷減少的，這一次的寒潮顯然也並不會改變這一歷史進程。

其實這個冬季在12月初冷得也不明顯，甚至有暖冬跡象。寒潮的次數其實也並不比往年顯著多，但是有兩次強度更大，而且接連發生，導致北京氣溫降至-10℃之後，又迅速降至-19℃。降溫幅度大，時間短，加劇了人體的不適。

不過今年冬天的寒冷大概也不會持久，目前氣象工作者的預測是，1月下旬就會轉暖，到2月時，全國大部分地區會接近往年氣溫，甚至可能會偏高。

另外，室外溫度和體感溫度並不能等同，影響後者的因素還有很多，伴隨降溫而來的大風就是關鍵因素。

只要我吹得夠猛，北極就追不上我▼

（這裏的北極指的是阿拉斯加的北極市）