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研究表明极端冬季天气与北极变化有关

一项新研究表明,最有利于极端冬季天气的极地涡旋中断频率正在增加,而北极变化可能是导致这种增加趋势的原因。该研究由大气与环境研究 (AER)、马萨诸塞大学洛厄尔分校和耶路撒冷希伯来大学领导,发表在 9 月 3 日的《科学》杂志上。

分析表明,在卫星时代(1979 年之后),平流层极涡相对模糊的弱或被破坏的状态一直在增加,在这种状态下,它呈现出拉伸的外观而不是更典型的圆形外观。当极地涡旋被拉伸时,的极端冬季天气更为常见。观测分析和数值模拟实验都表明,北极的变化,包括加速变暖、海冰融化和西伯利亚降雪量增加,有利于拉长极地涡旋,随后是北美落基山脉以东的极端冬季天气。这样一连串的事件发生在 2021 年 2 月,当时在具有破坏性和致命性的德克萨斯寒潮之前,一个拉长的极地涡旋出现了。

在过去的三十年中,北极经历了地球上任何地方最大的气候变化,包括气温迅速上升、海冰融化、春季积雪减少和秋季积雪增加。北极相对于全球其他地区的快速变暖被称为北极放大。北极的这些快速变化对中纬度天气的影响程度已成为气候科学家激烈辩论的话题,并在新闻界广受欢迎。

“鉴于 2020/21 年的极端冬天,该论文的发表尤为及时:北极创纪录的温暖、北极海冰低、西伯利亚积雪深厚、持续而复杂的极地涡旋破坏、、欧洲和亚洲破纪录的寒冷,欧洲和的破坏性降雪,最显着的是德克萨斯州破纪录的,可能是前所未有的寒冷和雪的结合,”AER 季节性预测主任,该研究的主要作者 Judah Cohen 博士说。

科恩补充说:“去年冬天,德克萨斯州的严重寒潮加剧了关于气候变化是否会导致更恶劣的冬季天气的争论,那些争论的人都在争论。然而,支持或反驳气候变化与德克萨斯州之间的物理联系的研究直到现在,寒潮和最近的其他严冬天气事件都不存在。该研究还提供了警示性证据,表明地球变暖不一定能保护我们免受严冬天气的破坏性影响。”

该论文提出了一种物理机制,说明气候变化,特别是北极变化,是如何导致更严酷的冬季天气的,尽管之前没有考虑过整体气候变暖。大多数关于北极放大与中纬度冬季天气之间联系的理论认为,这条路径要么是通过波浪状的急流,要么是平流层突然变暖,这是对极地涡旋的最大和最常研究的破坏。这项研究提供了令人信服的证据,表明北极和中纬度天气之间的最强联系,至少在,可能是通过这种鲜为人知且较弱的极地涡旋“拉伸”破坏。

这些极端冬季天气事件始于北欧和乌拉尔之间的高压浪潮以及东亚的低压浪潮放大。秋季观测到的北极变化,特别是巴伦支-喀拉海的海冰融化和西伯利亚的降雪量增加,可能会迫使这种放大。来自欧亚波的多余能量从极地涡旋反弹或反射,并被类似的北美波吸收,阿拉斯加和北太平洋的高压和北美东部的低压,导致波的快速放大。当大气波放大时,更可能出现极端天气。

该研究的合著者马萨诸塞州洛厄尔分校环境、地球和大气科学教授 Mathew Barlow 补充说:“观测分析和计算机模型实验的综合是这项研究的一个特殊优势,大大增加了我们对结果的信心。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,然后回到的地表——突出了气候变化可能产生的广泛影响的一个例子。”

以色列合作者、耶路撒冷希伯来大学的 Chaim Garfinkel 教授总结道:“尽管全球气温在升高,但中纬度地区冬季极端寒冷天气明显增加之间存在长期矛盾。这项研究有助于解决这一矛盾,并强调指出:冬季这种中纬度极端寒冷天气的明显增加不应作为推迟采取紧急行动以减少温室气体排放的借口。”