長期預報:北半球可能迎來極端冬季

冬季天氣更有可能變得非常寒冷或異常溫暖,比以往任何時候都更不可能“正常”

北半球的夏季氣象已經開始,但現在北極發生的事情可能會極大地影響你在 12 月面臨的天氣。

剛過去的冬天是美國曆史上最溫暖的,而東歐則被困在致命的嚴寒中,積雪堆到了屋頂。然而,前一個冬天,美國卻遭到了重創。到底發生了什麼?今年會發生什麼?

我們可能終於有了一些答案。


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大氣科學家查爾斯·格林和布魯斯·蒙格在康奈爾大學今天在海洋學雜誌上發表的一項新分析將冬季的嚴重程度追溯到夏季北極海冰融化的程度。融化加劇正在導致急流——大氣中影響北半球中緯度地區冬季天氣的主要壓力梯度發生根本性變化。他們的結論是:冬季怪異現象可能會成為常態。

海冰反射陽光。但是,隨著更多的海冰融化,更多的海水暴露出來。海水比冰的顏色深得多,吸收更多的太陽熱量並變暖,這反過來又融化了更多的冰,形成了一個反饋迴圈。在秋季,海洋將多餘的熱量釋放到大氣中。這減少了北極和中緯度地區之間的溫度差異(或梯度),這反過來又減少了這些地區氣壓場之間的差異。從北緯 70 度到北極的氣壓場稱為北極濤動。從北緯 70 度到副熱帶的氣壓場稱為北大西洋濤動。

格林說,減少兩個濤動之間的差異會改變急流在冬季的行為方式——要麼用來自北極的極端寒冷和降雪來襲擊我們,要麼讓熱帶熱浪比平常向北延伸得多。他說,這種新的行為可以解釋去年冬天歐洲的創紀錄寒冷和美國創紀錄的溫暖,2010 年埋葬華盛頓特區的“雪災”,以及今年冬天可能發生的事情。

2011-12 年歐洲寒冷的冬天:急流從西向東穿過美國、歐洲和亞洲的北部緯度地區。然而,它很少看起來像一條筆直的水平線。正如我們經常在典型的電視天氣預報中看到的那樣,線的其中一部分通常會輕輕地向南彎曲,然後再輕輕地向北彎曲,看起來有點像它環繞地球的正弦波。然而,減弱北極濤動和北大西洋濤動之間的壓力梯度,讓北極空氣向南漂移到急流中。但關鍵是:當壓力梯度較弱時,急流會減速。這使得大的彎曲比平常更向南和更向北延伸,並傾向於將這些極端位置鎖定比平常更多的時間。這些情況使東歐陷入嚴寒。

2011-12 年美國溫暖的冬天:那麼,為什麼美國同時出現了創紀錄的溫暖?記住正弦波。在美國東半部,急流向北彎曲了很遠,並持續了很長時間,讓來自副熱帶的暖空氣漂移到加拿大邊境並留在那裡。太平洋上的拉尼娜壓力模式加強了這種模式,該模式傾向於將急流轉向美國東部上空。

2010-11 年美國多雪的冬天:然而,在前一年,北極濤動和北大西洋濤動之間較弱的梯度導致急流在美國東部急劇下降並停留在那裡。恰巧太平洋發生了厄爾尼諾事件,該事件傾向於將急流推向美國西部上空,使其在美國東北部向南彎曲,從而將寒冷的北極空氣拉下來。

所有這一切的教訓是,夏季北極海冰融化得越多,急流的彎曲就會變得越極端,並且它們將停留的時間越長,從而使我們的冬天比平常更冷或更暖。“北極氣候系統正在發生如此動態的變化,以至於遊戲規則正在改變,”格林說。“這不是我們所知的同一個北冰洋。北極和北大西洋濤動正在以我們意想不到的方式發生變化。”他說,這種一直相當一致的相互作用現在已經成為影響我們天氣的“一張王牌”。

格林說,因此,“平均”冬季的可能性將降低。為極其寒冷或極其溫暖的冬天做好準備。雖然氣候科學家無法詳細預測濤動在未來兩週以上的行為方式,但格林說,如果北極海冰繼續在每年夏天大量融化,“我願意說,我們應該預料到更多的寒冷北極空氣和降雪襲擊(美國)東海岸。你不能指望某一年會是那樣,但如果你押注 10 年,你可能會賺錢。”

從今年 12 月開始,東北部迎來寒冷冬季的機率在 6 月 7 日變得更高,當時美國國家氣象局氣候預測中心將世界置於本季的厄爾尼諾觀測之下。

Mark Fischetti has been a senior editor at 大眾科學 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大眾科學 Mind and 大眾科學 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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