谁让美国得州“瑟瑟发抖”： 北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性研究

                                吉林大学：杨学祥，杨冬红

      日前，美国国家海洋和大气管理局日前发布的数据显示，2021年7月全球平均气温破纪录，成为自1880年有气象记录以来的最热7月。与20世纪的7月平均温度15.8摄氏度相比，这个7月全球陆地和海洋表面温度高出0.93摄氏度。

       另一方面，许多中纬度地区都经历了“超级严寒”的冬季。2021年1月，西班牙全国普降大雪，该10余个自治区的400余条公路受到影响，60条公路关闭。几乎同一时间，日本海沿岸为中心多地近日连降大雪，局部地区积雪厚度达两米多，新潟县上越市观测点的积雪厚度达2.26米，富山县和福井县观测点的积雪厚度超过1米，均为往年积雪厚度两倍多。

       不久之后，美国南部得克萨斯州部分地区开始遭遇冬季风暴，造成路面结冰、道路被封以及大面积停电。该国国家气象局有史以来首次在包括休斯敦在内的得州东南部地区发布“风寒警报”。而让得克萨斯州居民甚至只能“抱团取暖”的幕后推手却在遥远的北极。

       论文合作者、耶路撒冷希伯来大学Chaim Garfinkel说：“尽管全球气候正在变暖，但中纬度地区冬季极端寒冷天气在明显增加，这两者之间长期存在矛盾。”

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/9/464395.shtm

      我们在2008年撰文指出，1998年是最热的年份，1997-1998年20世纪最强的厄尔尼诺事件和1995-1997年月亮赤纬角最小值产生的弱潮汐南北震荡是主要原因。自1998年以后，全球气温呈波动下降趋势，2005-2007年月亮赤纬角最大值产生的强潮汐南北震荡、1998年6月至2000年8月的强拉尼娜事件（1999年全球强震频发）和2004-2007年印尼苏门答腊3次8.5级以上地震是主要原因。下一次月亮赤纬角最小值2014-2016年产生的弱潮汐南北震荡有利于气温相对升高和中国北方的干旱；而2009-2018年特大地震集中爆发却可能使气温下降。

       我在2012年5月22日指出，2013年为太阳黑子峰年、2014-2016年为月亮赤纬角最小值、2015年可年发生厄尔尼诺事件，我们可能迎来又一个最热年新纪录，不过，频发的强震可以降低变暖规模。

       我们在2015-8-3 10:33指出，2014年最热，2015年更热，2016年刷新。

      我们在2014年3月26日指出，2014-2016年月亮赤纬角最小值是全球最热年 2023-2025年月亮赤纬角最大值是全球最冷年。

      谁是谁非9年内见分晓：2017年变冷。

      事实上，2017年比2016年冷，2018年比2016、2015年和2017年冷。

      决定2016年最热的主要因素不是温室气体的增加，而是2014-2016年月亮赤纬角最小值的长期作用（见相关资料）。

      我们的预测已经被事实证明。

      我们不否认温室气体的的作用，但自然的因素不能忽视，特别是逐渐变冷的趋势不能忽视。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1126855.html

       2020年拉尼娜事件敲响了气候变冷的警钟！

       相关条件：

   一、学者赵得秀预测，2019年和2023年将发生拉尼娜事件。拉尼娜是我国发生极寒的重要原因之一。

   二、2020年地球冬至时的公转半径由极小值变为极大值，导致地球接受太阳能量变小。

   三、2023-2025年月亮赤纬角最大值导致极寒出现，全球进入拉马德雷冷位相时期变冷高潮。所以，2000-2030年拉马德雷冷位相时期的前十年变暖停滞（对应2005-2007年月亮赤纬角最大值），中间十年变暖持续（对应2014-2016年月亮赤纬角最小值），后十年变冷高峰（对应2023-2025年月亮赤纬角最小值）。

   四、太阳将进入不寻常且时间较长的“超级安静模式”，大约从2020年开始，太阳黑子活动或许会消失几年甚至几十年。太阳黑子活动或许将进入“冬眠”，这种情况自17世纪以来从未出现。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1253845.html

北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性

受风暴系统影响，北极遭遇到一股罕见的热浪。2015年12月30日，温度居然突破了零摄氏度，比起往年的温度真是高出近30摄氏度。据美国《华盛顿邮报》援引国际北极浮标项目的监测数据报道，北极附近区域30日气温在-1.1℃至1.7℃之间变化，在某个短暂时段内超过了零摄氏度。这个气温比美国中西部大多数城市要高，与伊利诺伊州芝加哥基本持平。

而北极平时的这个时间段的气温大约在-20℉(华氏度，约-28.9℃)，而眼下气温已经逼近盛夏时的高温。在同一个风暴系统的影响与低气压的作用下，美国中西部在遭遇罕见的暴风雨和洪水，这股热浪从南向北袭击北极。

这正是厄尔尼诺现象，而今年的厄尔尼诺现象比预期还要严重，对大气环流、天气模式以及北极气温均造成影响。今年的厄尔尼诺现象很可能达到1997年、1998年的强度，即有记录以来的最高水平。

我们在2016年1月3日指出，2015年极强厄尔尼诺导致赤道太平洋异常增温，增大了赤道和北极的温差，达到一定极值，将形成赤道高温的低压区和北极低温的高压区，造成赤道暖流向北极的热输送，这是北极异常增温发生在极强厄尔尼诺发生之后的原因。这表明2016年北极海冰大规模融化已经不可避免。

2006-2013年北半球频遭低温暴雪袭击。从中国的情况看，最近的5个冬季更出现了3个明显的“冷冬”。我国平均气温2011年是最低值。与我国类似，欧亚大陆很多国家也正在遭遇寒冬。与近几年相比，2012年这次欧洲暴风雪和寒流造成的灾害比2007年、2008年、2009年严重得多，但还比不上2006年、2010年和2011年，其中2006年的情况基本是最严重的（杨冬红等，2011）。

北极海冰覆盖面积自20世纪就开始记录，上世纪60年代，北极冬季海冰覆盖面积为1400万-1600万平方公里，夏季末海冰覆盖面积为700万-900万平方公里，此后北极海冰面积持续下降。海冰最低覆盖面积出现在2005年、2007年、2008年和2010年的9月份，最低记录是2007年428万平方公里，这一最低记录于2012年再次被打破。2012年11月，世界气象组织在多哈举行的联合国气候大会上发布报告称，从2012年3月至9月间，北极海冰消失了1183万平方公里，比整个美国还要大。因此，北极周围海冰面积“创下了历史新低”。

2012年秋季，北极海冰的面积与体积均降至历史最低点。但根据位于美国科罗拉多州的美国国家冰雪数据中心（NSIDC）2013年3月25日公布的卫星图像显示，最近一段时间，北极海冰的面积又逼近这一最低点，随时可能“打破纪录”。“北极海冰正在迅速融化，目前的面积甚至不足30年前的两成，导致北极变暖。”美国罗格斯大学沿海和海洋科学研究所的专家詹妮弗·弗朗西斯说，这正是全球气候变暖的“症状”，并令北极地区的冷空气南下。

但是，全球变暖如何导致北半球气候变冷，专家并没有给出相关的变化机制。

图1 格陵兰海冰融化导致的海水和大气的流动是北半球中低温度地区变冷和南半球变热的根源，

引力模型的计算结果表明：北极冰盖大量融化导致北极地区海平面和大气等位面的大幅度下降，压力变化迫使北极地区冷水和冷空气流向北半球中低纬度地区。太平洋海温下降导致全球变暖停止。

极地冰盖融化后全球海平面都将上升，这是一个错误的观点。最新模型研究表明，如果格林兰冰盖融化可导致其附近海平面将下降100m，北苏格兰的海平面将下降3m，冰岛周围海平面将下降10m，南美部分地区海平面将上升10m。在海平面附近，大气等位面的变化幅度与海平面变化幅度非常接近。

近期北极海冰和冰盖的融化只是最新模型的一个缩影。北极大量冷水和冷空气在下降等位面的压力下流过北半球中低纬度地区，导致北半球频遭低温暴雪袭击。

有报道称，北极涛动是北半球中纬度和高纬度气压此消彼涨的一种跷跷板现象。通常情况下，北极地区冬季受低气压系统支配，而中纬度地区受高气压支配。此时，北极涛动处于正位相，限制了极地冷空气向南扩展。（图片来源：香港天文台）

美官方预测，下月跷跷板上的两泡走弱，高低压间坡度有走缓趋势。这意味着冷空气即将趁虚而入强势回归？

我们在2016年12月1日指出，关键是冷空气在西伯利亚的积累。

     NASA最新数据：2021年北极海冰最大范围排第七

      在经历了秋季和冬季的增长之后，北极的海冰似乎已经达到了其年度最大范围，数据可视化显示了冰的范围：定义为“冰”的丰度至少为北极地区总面积的15%，2021年的最大值发生在3月21日。在这一天，北极海冰覆盖范围达到了1477万平方公里（570万平方英里）的峰值，使其成为有记录以来的第七低点，与2007年并列。

https://new.qq.com/omn/20210607/20210607A0BJEK00.html

参考文献

1.       杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008，23 (6): 1813～1818。YANG Dong-hong, YANGXue-xiang. The hypothesis of the ocesnic earthquakes adjusting climate slowdownof global warming. Progress in Geophysics. 2008, 23 (6): 1813～1818.

2.       杨冬红, 杨学祥. 北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性[J]. 地球物理学进展, 2014, 29(2):610-615. YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Studyon the relation between ice sheets melting and low temperature in NorthernHemisphere. Progress in Geophysics. 2014, 29 (1): 610～615.

3.       杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climatechanges. Chinese Journal of geophysics(in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

4.       杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677. Yang X X, Chen D Y. Study oncause of formation in Earth’s climatic changes. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28(4): 1666-1677.

谁让得州“瑟瑟发抖”研究揭示极端冬季天气与北极变化有关

作者：唐凤 来源：中国科学报 发布时间：2021/9/3 8:52:29

谁让得州“瑟瑟发抖”研究揭示极端冬季天气与北极变化有关

北极变暖或为美国冬季极端天气源头。课题组供图

 极地涡旋变化是导致美国冬季极端天气的重要原因之一。课题组供图

       一场史上最强寒流让美国能源大州大规模停电，除停电并无法取暖外，降雪、冰凌、冻雨等极端天气还让得克萨斯州总人口近一半、约1400万人面临饮用水供应困难，食品供应链也受到冲击。

       是什么造成了这场罕见的冬季风暴？全球气候不是在持续变暖吗？由马萨诸塞洛厄尔大学、大气与环境研究公司（AER）和以色列希伯来大学领导的一项新研究确定了此次极端天气的“源头”——受到干扰的极地涡旋。

       研究人员发现，极地涡旋干扰的频率正在增加，这是导致美国冬季极端天气的重要原因之一。而北极的变化可能是造成这种增加趋势的原因之一。9月3日，这项研究发表在《科学》上。

       越来越冷的冬天

       目前，全球气候变暖已经基本成为人们共识。日前，美国国家海洋和大气管理局日前发布的数据显示，2021年7月全球平均气温破纪录，成为自1880年有气象记录以来的最热7月。与20世纪的7月平均温度15.8摄氏度相比，这个7月全球陆地和海洋表面温度高出0.93摄氏度。

       另一方面，许多中纬度地区都经历了“超级严寒”的冬季。2021年1月，西班牙全国普降大雪，该10余个自治区的400余条公路受到影响，60条公路关闭。几乎同一时间，日本海沿岸为中心多地近日连降大雪，局部地区积雪厚度达两米多，新潟县上越市观测点的积雪厚度达2.26米，富山县和福井县观测点的积雪厚度超过1米，均为往年积雪厚度两倍多。

       不久之后，美国南部得克萨斯州部分地区开始遭遇冬季风暴，造成路面结冰、道路被封以及大面积停电。该国国家气象局有史以来首次在包括休斯敦在内的得州东南部地区发布“风寒警报”。而让得克萨斯州居民甚至只能“抱团取暖”的幕后推手却在遥远的北极。

       论文合作者、耶路撒冷希伯来大学Chaim Garfinkel说：“尽管全球气候正在变暖，但中纬度地区冬季极端寒冷天气在明显增加，这两者之间长期存在矛盾。”

     “一方面是创纪录温暖的北极、北极低海冰量、西伯利亚深积雪，以及复杂的极地涡旋干扰，另一方面是美国、欧洲和亚洲破纪录的寒冷，欧洲和美国的破坏性降雪。”该论文通讯者、AER季节性预测主任Judah Cohen说，这些看似矛盾的现象其实存在物理联系。

       极地涡旋在“延伸”

       在过去30年里，北极经历了地球上最大程度的气候变化，包括气温迅速上升、海冰融化，春季积雪减少，秋季积雪增加。北极相对于全球其他地区的迅速变暖被称为北极放大效应。但北极的这些快速变化在多大程度上影响了中纬度地区的天气，一直是气候科学家激烈争论的话题。

      “去年冬天，得克萨斯州的严重寒潮使关于气候变化是否导致更严重的冬季极端天气的辩论升温，人们争论不休。然而，迄今为止，鲜有研究证实气候变化与得克萨斯州寒潮等极端天气事件之间存在物理联系。这项研究证明地球变暖不一定能保护人们免受严酷冬季天气的毁灭性影响。”Cohen说。

       此前，大多数关于北极放大效应和中纬度地区冬季天气之间联系的理论认为，这一途径要么是通过波状急流，要么是平流层突然变暖，这是对极地涡旋影响最大、最常被研究的内容。这项研究提供了令人信服的证据，证明北极变暖和中纬度地区冬季极端天气之间最紧密的联系，至少在美国，可能是源于一种不太为人所知的、较弱的极地涡旋“延伸”。

       研究人员分析发现，平流层极地涡旋存在一个相对较弱或中断的状态，呈现出拉伸的外观，而不是更典型的圆形外观。这些变化在卫星时代（1979年后）一直在增加。观测分析和数值模拟实验都表明，北极地区的变化，包括加速变暖、海冰融化和西伯利亚降雪增加，都有利于极地涡旋的延伸和落基山脉以东的北美地区冬季出现极端天气。

       减少温室气体排放不能放松

       马萨诸塞大学洛厄尔环境、地球和大气科学教授Mathew Barlow表示：“这里探索的动力路径——从北极的地表气候变化到极地平流层，然后再回到美国地表——突出了气候变化可能产生广泛影响。”

       具体而言，更有阻尼的急流、赤道到极点更大的温度梯度，以及对流层中更少的向上波能，有利于平流层中出现更强的极地涡旋。然而，随着北极变暖，巴伦支—喀拉海海冰的融化使欧亚大陆西北部变暖，加上西伯利亚降雪的增加使欧亚大陆东北部变冷，使得欧亚大陆上空急流的放大更为频繁，进而引发向上大气波能增加。

      在随着平流层高度增加而减弱的纬向风等条件下，极地涡旋出现伸展和波反射——在欧亚大陆上空向上，在北美上空向下。向下波能辐聚合导致阿拉斯加湾上空的急流向北移动，北美上空急流向南移动，以及北美东部地区冬季极端天气（寒冷和降雪）的增加。

      “但所有的温度异常都是相对于其周期而言的，并不是说在北极放大效应的过程中冬季整体上变得更冷。”Cohen在接受《中国科学报》采访时说。

       但Garfinkel表示，这项研究强调，不应该以中纬度地区冬季极端寒冷天气的增加为借口，推迟采取减少温室气体排放的行动。

      “该研究将观测分析与模拟实验紧密地结合了起来，这是很重要的，为应用新的机器学习工具提供了机会。”未参与该研究的阿姆斯特丹自由大学的Dim Coumou在同期发表的相关评论文章中指出，“未来的工作应旨在进一步解开北极与中纬度地区冷暖季节的因果遥相关，并特别关注高影响的极端天气。”

      “我认为，更好地认识和识别这些极地涡旋变化事件，可以帮助亚洲和美洲（包括中国、美国和加拿大）为应对冬季极端天气做好准备。它可以让我们提前更长时间预测这些事件。”Cohen说，“我们仍然需要更好地理解造成这些事件的机制。我们下一步计划扩展建模研究。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.abi9167

https://doi.org/10.1126/science.abl9792

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/9/464395.shtm