陈山 墨迹天气MOJI 2021年 2月1日
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2021年的第一场“冻感十足”的寒潮过程，终于画下了句号。这次寒潮过程中，很多地方不仅经历了入冬以来最冷的时刻，华北黄淮多地更是体验了当地历史上少见的低温严寒，冷得仿佛穿越到了北极！
这股冷空气之所以能带来如此极致的寒冷体验，除了因为之前一轮冷空气已经打好了寒冷的底子之外，和北极还真的有点关系：这次的寒潮，就是北极涡旋亲自南下带来的！相当于是来自北半球最寒冷地区的一手冷空气直接给到我国，没有中间商赚差价。
2021年1月7日500hPa气压场（图：中央气象台）不过，顾名思义，北极涡旋应当是待在北极的天气系统，为什么跑路到了我国？北极地区天气寒冷，冷空气大多下沉堆积在地面，地面形成高压，而高空则对应形成低压环流，也就是“北极涡旋”。与台风或者水面上漩涡的形态类似，从上空俯瞰，极涡也是一个逆时针旋转的涡旋。它的外围是速度很快的西风气流，在最为理想的情况下，北极涡旋稳定在北极地区，这里的极寒空气也被锁定在涡旋当中，就像下图这样。
图:NOAA-美国国家海洋和大气管理局
当北极涡旋够强，能够稳定待在北极时，北半球中纬度地区也基本不会遭受强冷空气的侵袭。但一旦北极涡旋减弱，西风带上出现大的起伏波动，暖空气就会趁机北上抢占极地，极涡一方面可能会分裂出若干个冷中心，另一方面也不得不被迫南下寻找出路，这一来也顺便把极寒的冷空气带给了中纬度地区，寒潮天气随之到来。
图:NOAA-美国国家海洋和大气管理局
北极涡旋是一个高空环流系统，它是一个由空气在北极地区冷却、下沉形成的、可自身旋转并按一定路径移动的冰冷涡旋。由于极涡同时受太平洋中部和大西洋中部两个高压脊的影响，如果这两个高压脊侵占北极，会使极涡偏离极地分裂成东、西两个半球分中心，一个在俄罗斯远东地区，另一个在北美地区。（这一段引自https://mp.weixin.qq.com/s?src=3×tamp=1620559196&ver=1&signature=FBm9mITGLu7VMHP44Qtz7n1QKGiJGYlQwJ6T8Ivzr-D6ZcKb*WJwM5TyAb9E8kQh9czcRJSwznddW0d6zT8Tjh6lAa9UcRTXD5dDKSzaPgNVLrj5BCemJGuBxVcgAofz2ZdzkpeE3TWr0aStRZ--OQ==）
北极涡旋的南下，会让极地的严寒空气有机会直接深入北半球的两片广袤陆地——亚欧大陆和北美大陆，制造大范围的低温严寒天气。
近些年北半球的极寒天气也多与极涡南下密切相关。
除了我国刚刚经历的这次寒潮过程之外，2016年初的“霸王级寒潮”也是由于极涡南下带来的。当时冷高压中心一度高达1080hPa，冷空气同样深入华南，不少地方出现了历史罕见的低温。而且与这次寒潮明显不同的是，2016年1月的寒潮过程中水汽条件要优秀不少，雨雪更加有存在感。下雪比出太阳还难的重庆主城区，近五年唯一一次降雪就是在2016年1月；而常年受限于温度难以降雪的华南，也在当年的寒潮过程中出现降雪。当时的降雪南界达到了1951年之后的最南，包括广东珠三角、广西钦州、东兴等地都飘落了雪花。南方的雨雪表现，也从另一个角度印证了“霸王级寒潮”的绝对实力。
2016年1月重庆主城区降雪@重庆天气
在欧洲和北美，冬季的极寒天气也大多要“追责”到极地涡旋头上。2014年1月和2019年1月，美国都曾因极涡南下遭遇大范围极寒天气。其中2019年1月底席卷美国中西部的强大冷空气，让中西部部分地区气温低于-40℃，芝加哥-30℃的低温创下了当地近25年气温新低，密歇根湖、芝加哥河大面积结冰，供电、交通也都因为极寒天气而受到影响。
向来以气候温和著称的欧洲，近年冬季也几次受到寒潮天气侵袭。2018年2月下旬到3月初，北极涡旋分裂之后冷空气大规模南下，寒潮席卷欧洲，巴黎、伦敦气温都降至-10℃；再加上大西洋风暴“艾玛”输送水汽，欧洲暴风雪肆虐，雪一路下到了地处南欧的意大利。
BBC新闻图片
说来答案可能有点出人意料，导致极涡频繁分裂南下、北半球冬季极寒天气频发的重要原因，竟然是全球变暖。
全球变暖会导致北极地区的冰雪融化，冰雪融化后更多的深色地面和海洋裸露，吸收更多太阳辐射，气温升高更多，海冰融化更多。这种海洋和大气之间的反馈机制，让北极地区变暖速度比北半球其他地方更快，也让极地和赤道之间的温差不断减小。
在这种情况下，北极涡旋外的一圈西风急流风速会减弱，西风带上将出现更多的起伏波动，更容易把温暖的空气带进北极，北极的冷空气也更容易往南输送，出现更多的极端天气事件。从这个角度来看，全球变暖与极寒天气频繁出现并不矛盾。当然，全球变暖并不是导致极涡南下的唯一因素，极涡南下后导致的寒潮天气威力和影响有多大，也要看当时的大气环流场配置和水汽输送情况。但如果能够减缓全球变暖的脚步，或许确实能够让我们的冬天少一些刻骨铭心、刷新历史的寒冷。
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