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“极涡”来袭，今日北美成“后天”
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| “极涡”来袭，今日北美成“后天” |
受“北极涡旋”影响，这个冬天北美大部分地区遭遇暴风雪袭击，俨然成为电影《后天》中的冰冻景象。近年来，极涡位置明显偏南，北半球冬季极端寒冷天气频频发生。这一切与全球气候变暖不无关系。
暴风雪袭击美国密歇根州，灯塔挂满冰柱。
一名工作人员全副武装，清扫道路积雪。
在密歇根州马斯基根，大雪覆盖了一座公园内的林肯雕像。
图片来源：谷歌图片
■本报记者 胡珉琦 马佳
近日，一张酷似好莱坞影片《后天》剧照的图片在媒体十分走红，照片中是1月6日暴风雪袭击过后的美国密歇根州一处被冻住的灯塔。完全被冰雪覆盖的灯塔，还密密地垂着冰柱，与《后天》中挂满冰柱的自由女神像似无二般。
美国媒体给这场来势汹汹的暴风雪戴上了各种恐怖的“帽子”：致命“寒流”“北极涡旋”，似乎穷极所有的语言都无法准确描述这场冰冻灾难。
北京市气象局研究员吴正华告诉《中国科学报》记者，近日频频在媒体上出现的所谓的“北极涡旋”一词，指的是北极地区常年停留的低气压环流系统，也称为“极涡”，它是由北极的冷空气堆积而成的。夏季会向北收缩，而冬季则会向南扩展。极涡的周围存在着极锋极流，冷空气异常强大，因此，如果受到极涡的“青睐”，该地区就可能冰天雪地。
中国气象科学研究院研究员祝从文也指出，事实上，每年影响中国的寒潮都是源于北极地区的冷空气，而今年极涡是顺着加拿大、北美南下，影响了美国大部分地区，并造成了持续时间比较长，降温幅度比较大的一个剧烈天气过程。
极涡爱“溜达”
有意思的是，常年停留北极的冬季极涡的中心却很少位于北极的位置上。吴正华表示，极涡的中心往往存在偏离，有时偏向东半球，有时偏向西半球。而极涡中心的位置也决定了北半球冷暖分布的情况。
不过，吴正华还指出，有时极涡的中心并非只有一个，它可以分裂成三四个，这也意味着每个极涡带去的寒流会相对较弱。有时极涡会分裂成两个，称为偶级极涡，但也存在强弱之分。
据了解，去年1月，中国北方地区气温异常走低就是受到极涡的波及。吴正华分析，当时，极涡的中心就可能位于东半球。而今年的情况正相反，北美大部分地区陷入异常低温，意味着今年的极涡中心很可能位于西半球。
极涡之所以移动到该位置，原因很复杂。“极涡向南扩散，可以推测周围必定有一个高压系统向北延伸。如果该高压系统的位置超出了正常的位置，向北延伸得很厉害，直到北极地区，那么极涡就很可能异常向南调动。”吴正华告诉《中国科学报》记者，其与北极涛动存在一定的联系。
无独有偶，今年冬季英国的气温也较低，1月6日还遭到强暴风雨袭击。吴正华表示，英国冬季水灾与极涡也存在关系。他认为，今年极涡可能停留在大西洋北部。极涡带来的强冷空气南下，与大西洋南部上升的暖湿气流汇合，从而形成雨雪天气。由于两边高压系统比较稳定，极涡陷在其中无法动弹。
事实上，最近几年，极涡位置明显偏南，在北纬50度左右。冬季极端寒冷天气的出现，总是令人想起电影《后天》中的场景。受温室效应、冰川融化、海水盐分稀释和洋流改变的影响，气候系统变得紊乱，一夜之间，纽约寒潮袭来，海水结冰，北半球好似进入了冰川时代。
北极涛动 寒潮暖冬现各地
除了西半球大陆低压与两侧海洋高压形成的通道引来极涡，祝从文也对《中国科学报》记者表示，北极涛动影响着北极地区冷空气的移动。
北极涛动是指北半球中纬度地区（约北纬45度）与北极地区气压形势差别的变化。它是一个代表北极地区大气环流的重要气候指数，可分为正位相和负位相。这个指数由两名美国气候研究者在2001年提出。
通常北极极地中心为低气压控制，有着极冷的空气，并被周围的高气压包围着。这种“南高北低”的态势就称为北极涛动正位相。在这种情况下，冷空气都被限制在极地范围，因此人们会感觉冬天也不那么冷。
但是，从21世纪初开始，北极涛动正位相逐步减弱，开始向负位相发展，也就意味着，“南高北低”逐渐转为“南低北高”，北极极地中心逐渐被高气压控制，之前一直限制在极地范围的冷空气就被排挤南下，导致寒流出现，从而影响北半球中高纬度地区气温。
今年，亚洲中高纬度地区，比如北京，冬季温度与历年相比还是偏暖。这种暖冬的天气实际上也是受到北极涛动的影响。
气候变暖带来极端天气
近年来，全球气候变暖一直都是一个热点问题，而随后人们关注的就是极地冰盖的缩小、海平面上升等问题。
于是人们不禁疑惑，在全球变暖的趋势下，冰盖不断缩小的北极为何还会形成如此强烈的冷空气？这倒是让一些人想到一句俗话“下雪不冷化雪冷”，是否因为这样的原因，反而让北极地区冷空气更加容易聚集？
祝从文告诉《中国科学报》记者，之前确实有这样一种猜测。但是这其中包含一些普通老百姓对于“全球变暖”的误解。“实际上全球变暖指的是北半球的平均温度的变化。而北极圈的温度和冰面的变化有关，两者是相伴随的关系。”
而吴正华也认为，《后天》中演绎的冰冻世界并非毫无根据。
受气候变暖的影响，北冰洋的海冰不断融化，冰与水的构成比发生了巨大的变化，北极地区对太阳辐射的反馈也会不同。由于冰与水对大气加热和冷却的作用不一样，很容易使南边的高压向北伸到北极地区，推动北极冷空气更往南移，致使中纬度地区异常寒冷。
“普通人理解的全球气候变暖，是一个地区在一个时间段内气温异常升高，但所谓‘物极必反’，北极冰雪融化，反过来使低压向南推移，北极圈外的冰雪却增多了。”吴正华说，从长远看，全球变暖跟北极大气环流息息相关，而北极大气环流又跟低纬度地区的大气环流联系在一起。气温的升高致使大气环流南北方向的水汽交换加快了，这也意味着，温度的交换和变化也变强了，因此，很容易出现极端天气。
吴正华坦言，此次大西洋北部的温暖环流被破坏，极地的冷空气向大西洋北部延伸，造成北美北部、欧洲西部的雨雪天气，可能正是受全球气候变化的影响所致。
至于北美冰雪天气将持续至何时，他表示，如果大西洋以东例如东亚乌拉尔山附近的高压以及北太平洋的高压能够及时减弱，处在两者之间的极涡才有机会移动和调整。
地球自转或掺和气候系统
在美国受到强烈暴风雪影响的时候，还有人联想到了地球自转速度改变，认为近年来发现的地球自转速度长期减慢可能是北半球出现冰雪世界的原因之一。
地球绕自转轴自西向东转动，自转的平均角速度为7.292×10-5弧度/秒，在地球赤道上的自转线速度为465米/秒。20世纪50年代，天文测时的分析发现，地球自转速度有季节性的周期变化，春天变慢，秋天变快。此外，还有长期减慢以及时快时慢的不规则变化。
但是祝从文告诉《中国科学报》记者，地球自转角速度虽然在变化，但是这种变化是十分微弱的。目前的一些研究确实发现，地球自转角速度的变化确实会影响到热带地区季风带的变化。“但是，对于极涡是否有影响，还没有相关的研究，因此我们目前也无法作出判断。”他表示。
《中国科学报》 (2014-01-17 第9版 科普周刊)
https://blog.sciencenet.cn/blog-1208826-759953.html
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