2020年12月29日到2021年1月1日,中国出现影响全国大部分地方的寒潮天气,中国从北方开始经历了一波强劲的降温,到1月6日时,北京出现-19.6℃的低温,这是1966年以后的最低数字。
这温度,这风,感觉在催命。
冷冰冰的数字体现在日常生活上,就会变成冒冷气的鞋底,回家路上冻裂的生鸡蛋和粘手的铁栏杆。结合能把猪刮上天的风口,让人不觉产生这样的怀疑——说好的全球变暖呢?
欢迎来北极体验一下全球变暖▼
极端天气现象的成因很多,很难一概而论,众多条件还会互相影响,这就导致真实原因往往无法直观感受到,甚至与直觉完全相悖。就说今年的寒冬,其实恰恰部分源于全球变暖,是不是很反常识?
极地涡旋的作用
不知道还有多少人记得,前年冬天美国人也被冻坏了。2019年1月,整片五大湖区的平均气温降至-34℃至-40℃,芝加哥附近的气温甚至一度降至-46℃,从五大湖区到新英格兰无不受到这次超强寒潮的影响。
那一次是由于极地涡旋南移
让美国人民体验到了一把北极生活
急冻模式下的五大湖
那次寒潮造成了2000多个航班停飞,多处公路停运,为保证铁路运行安全铁轨旁边甚至生起了火。相较而言中国这一次的寒潮还不算特别过分的。
相当凶猛▼
天气现象的成因非常复杂,表面上我们很难将横跨整个地球、时间相距两年的两次大范围降温的成因联系在一起。但是理论上说,两次寒潮背后,都有冰盖融化导致极地冷涡南移的关键影响,甚至可以说二者不是孤立事件,都是上述气候变化的一个具体表现。
一般人很难想象地球是作为一个整体在运转
但事实就是如此
在正常年份,北极的海冰面积在3月份时到达最大值16000000平方千米,9月份时经过一整个夏季的融化,到达最小值7000000平方千米。因为海冰的反照率远远大于海水,所以冬季时可以反射而不是吸收更多的太阳能,夏季则相反。数百万平方千米的冰盖与海水之间的切换,对全球气候都能起到影响,对北半球中高纬度的影响尤其明显。
夏季和冬季差异很大,这是一个巨大的调节系统
冰盖减少会造成大气环流的异常,重要表现包括向极温度梯度减弱(因为北极自己的气温上升了),大陆上空纬向西风减弱,西伯利亚高压增强等等,而后者对中国冬季气候来说至关重要。
1982-2007,北冰洋较厚冰层逐渐减少
此外,极地涡旋是影响气候的重要因素,它是大气高层的紧密旋转气流。漩涡可以将极地温度极低且密度较大的空气,一直通向上空的平流层,就像无形的弹力绳“束缚”着冷空气,把冷空气限制在北极地区。
它的形成源于地球高低纬度之间的气压差(也就受到温度差的影响)。北极与赤道的温差越大,极地涡旋也就越稳定,越能将冷空气锁定在极地。
这相当于是一个单中心的极地涡旋
如果分裂为多中心的涡旋,北美和东北亚就要小心了▼
其实极地涡旋南北极都有,但是南极大陆更冷,周边陆地更少,涡旋更强更稳定,目前还没有发生什么变化。而在陆地占比比较大的北半球,气流交换的干扰作用更加明显,所以北极极地涡旋的受干扰因素更多。
北极地区的周边状况显然比南极地区要复杂得多▼
一旦极地涡旋偏弱,留出的空间就会被较为温暖的气团北上占据,挤压极地涡旋原本的空间。受到挤压的极地涡旋影响范围就变得不再稳定、规则,北极气团就可能被“挤”到更靠南的地方。
严重时,极地涡旋本身也会发生分裂。正常情况下,北极涡旋会分裂为两个,分别分布在加拿大的巴芬岛和西伯利亚东北部,它们分别控制着西北半球和东北半球的高纬度气流,这种情况也还算稳定。
只是这两个还好
问题是,他们会不会继续南下▼
极涡南下,五大湖也能体验到北极的温度了
这和这几天北京的体验比较类似
极涡盘旋着卷过美国东北部▼
2020年秋天,北极海冰出现了有观测以来第二少的情况,极地涡旋大大减弱,约束力更差,冷空气走向混乱的现象也就更明显了。
极地冷空气南下通常两个走向,欧亚或北美。今年,冷空气轮到了偏向欧亚地区,而欧亚大陆冬季温暖气候主要由北大西洋吹向大陆的暖湿气流维持,西风的减弱又导致南北向的气流运动缺少阻塞,有利于冷空气的南侵,这就是今年中国出现强寒潮的背景。
分裂为多极的极地涡旋(下图为2014年1月5日)
不同难分南侵的方向不同,今年是东北亚
除了极地涡旋减弱的大环境,发生于赤道中东太平洋的拉尼娜事件,对这个尤其寒冷的冬季也起到了推波助澜的作用。
拉尼娜现象源自东南信风吹走了太平洋东部被晒热了的表层海水,导致底部寒冷的海水上翻,赤道太平洋中部和东部海洋表面温度的大尺度降温,并影响热带大气环流,进而影响风和降雨量。它对天气和气候的影响通常与厄尔尼诺现象相反,对中国来说,增加冷冬出现的概率。
厄尔尼诺对应中国的暖冬,拉尼娜则对应冷冬
但相比平均气温,突发的气温变化更引人关注
2020年10月末,世界气象组织便宣告了一次中等到强级别的拉尼娜现象形成,这次的拉尼娜现象延续到了2021年,并在今年冬季迎来了峰值。这次拉尼娜现象对我国南方的影响较大,降低了持续性雨雪冰冻的可能性,但是也影响了副热带高压的位置和强度,导致南方难以阻挡冷空气的南下。
所以这次全国都很冷,零度以上的省份已经不多了
当然,北方则进入了北极模式
可以说,北方极地涡旋减弱和南方拉尼娜现象盛期的两个因素互相影响,导致2021年开局全国范围的降温,也让大家都听到了家乡的风说的话:“我要你死。”
变暖导致的冷冬
冷和暖是一个相对主观的标准,今年各种因素综合影响下的寒潮让人萌生冬季变冷的怀疑。然而事实上,近年来其实一直是暖冬偏多,大众对冬季气温的预期已经变得很高了。
像这样的大雪,我小时候远比现在要多,也更冷
如今北京下雪仿佛就是意思意思糊弄人的
以这次降温中备受关注的北京为例,其实60、70年代时冬季普遍要更冷,一月零下十余度的天气并不少见,1966年还曾经达到过-27℃。《中国气候变化蓝皮书(2020)》也说明了这一趋势,上世纪八十年代以来,每一个十年都比上一个十年更暖,1961年到2019年之间我国的极低温事件其实是在不断减少的,这一次的寒潮显然也并不会改变这一历史进程。
其实这个冬季在12月初冷得也不明显,甚至有暖冬迹象。寒潮的次数其实也并不比往年显著多,但是有两次强度更大,而且接连发生,导致北京气温降至-10℃之后,又迅速降至-19℃。降温幅度大,时间短,加剧了人体的不适。
不过今年冬天的寒冷大概也不会持久,目前气象工作者的预测是,1月下旬就会转暖,到2月时,全国大部分地区会接近往年气温,甚至可能会偏高。
另外,室外温度和体感温度并不能等同,影响后者的因素还有很多,伴随降温而来的大风就是关键因素。
只要我吹得够猛,北极就追不上我▼
体温加热身体周围的空气,形成一个隔绝冷空气的温暖“防护罩”,衣物也起到类似的作用,然而大风会迅速带走身体周边温暖的空气,让身体直面严寒的环境,导致体感温度极低。
不过偶然的降温也给作妖带来了无限灵感,从舔铁栏杆(切勿操作)到“人工降雪”的种种神奇操作,也算是一种冷中作乐。