比强度更变的是持续性:冬季科学的新发现

今年冬天的寒冷格外漫长。气温并非骤降后迅速回升,而是低温一连持续数日的日子反复出现。以首尔为基准,最近两周内,清晨最低气温在零下10度左右上下波动的日子连续出现,白天气温也常常徘徊在零度以下。体感温度迟迟不见回升,寒潮预警不断解除又重新发布。市民的感受很简单,不是“冷”,而是“一直在冷”。

寒潮持续的上个月25日,汉江行舟大桥附近江面上漂浮着流冰。联合新闻提供

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这种感受并非错觉。近期气象学家和气候科学家们并不把今冬寒潮解释为“强烈寒潮”,而是称之为“滞留寒潮”。与过去不同的并不是最低气温纪录本身,而是寒冷在大气环流中无法迅速排出,长期滞留在同一地区。为什么今年冬天的寒冷会持续这么久?

[解读科学]寒潮为何持续不散 View original image

寒潮不再“擦肩而过”

过去冬季的寒潮有着相对清晰的模式:来自北方的冷空气南下,气温骤降,几天后又恢复到常年水平。寒潮短而猛,移动速度也快,天气预报也正是以这种节奏为前提而制定。


但近几年的冬天却不同。冷空气一旦盘踞在朝鲜半岛上空,就不容易后退。气温维持在低位,白天也难以回暖。这与其说是简单的降温,不如说是大气环流本身在减慢。这种寒冷不再是匆匆而过的事件,而是变成了停留在特定地区上空的一种“状态”。


韩国自然灾难协会本部长、前气象厅发言人 Kim Seungbae 将今冬寒潮的特征解释为“波动性大,一旦开始就不容易结束的结构”。他表示:“如果说过去的冬季具有相对规律的周期性,那么最近的冬季则是温暖与寒潮不规则交替,预测难度大幅上升。”他尤其指出,与过去不同的是,寒潮一旦开始就难以及时缓解。

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当急流减速时,寒冷就被困住了

理解冬季寒潮的核心概念是急流。急流是一条沿着北极与中纬度之间、自西向东高速流动的高空风带,起到把北极冷空气束缚在高纬度的作用。正常的冬季,这条风带相对笔直地流动,牢牢锁住寒气。


问题在于,过去数十年间这股气流正在减弱。由于北极变暖速度快于全球平均水平,北极与中纬度之间的温差缩小。这一温差正是驱动急流的能量来源。温差减小后,推动急流的力量减弱,急流失去速度,无法保持直线流动而大幅弯曲。


沿着这条被扭曲的急流波谷,冷空气南下,暖空气北上。一旦形成的波状结构不易消散。急流移动变慢,冷空气便在朝鲜半岛上空长期滞留。因此,寒潮不再是短暂的事件,而是持续存在的状态。

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北极涛动打开缺口,为寒潮提供“停留空间”

在此基础上,还要叠加“北极涛动(AO)”这一指标。北极涛动是表示北极上空与中纬度之间气压差的指数,用来衡量北极对冷空气的“束缚力”有多强。当这一指数为负值时,就意味着北极冷空气更容易南下至中纬度。


蔚山科学技术院(UNIST)城市环境与工程系教授 Lee Myungin 表示:“我国冬季气温与北极涛动指数的相关性很高”,“今年冬季北极涛动多次呈现负位相,为冷空气南下创造了有利条件。”


不过,也有分析认为,仅用北极涛动指数一个因素难以解释寒潮的“持续性”。气象厅预报官 Woo Jinkyu 强调,近期寒潮的长期化并非由单一因素造成,而是多种大气结构叠加的结果。北极涛动的负位相可以提高寒潮发生的可能性,但要让寒冷真正长时间滞留,还必须同时满足急流弯曲幅度、上层高压的发展情况以及所谓“阻塞型高压”究竟出现在何处等一系列“机会条件”。


实际上,当白令海附近强烈的上层高压发展、导致大气环流停滞,且其影响扩展至东亚时,朝鲜半岛上空就可能形成冷空气难以排出的结构。在这些条件叠加之下,寒潮的特征就不再是“强度”,而是“持续性”。

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从美国国家海洋和大气管理局观测指标看今冬大气:AO指数的“不稳定轨迹”

上述分析也在实际观测指标中得到印证。从美国国家海洋和大气管理局(NOAA)提供的北极涛动(AO)指数图来看,自去年秋季以来,AO指数整体上反复在0以下的负值区间徘徊。这意味着北极束缚冷空气的力量长期处于减弱状态。


尤其是今年1月以后,AO指数出现了急剧下降的区段,此后又在回升与再度下跌之间反复波动,呈现出不稳定的走势。AO指数为负时,北极冷空气向中纬度扩张的可能性会增大,而今冬这一条件并非偶发,而是连续出现。


NOAA 的集合预报(全球集合预报系统,GEFS)也显示,与其说AO指数会在短期内强力回升,不如说更有可能在波动中维持偏弱状态。这表明,寒潮并非在一次过程后迅速结束,而是存在再次回流的空间。

本月9日上午,今冬首个寒潮预警在首尔全境生效,市民身着厚衣行走在首尔光化门广场。联合新闻提供

本月9日上午,今冬首个寒潮预警在首尔全境生效,市民身着厚衣行走在首尔光化门广场。联合新闻提供

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寒冷冬季与气候危机并不矛盾

在这一点上,人们常提出一个疑问:“都说是全球变暖时代了,为什么还这么冷?”科学家认为,这不是矛盾,而是变暖的结果。变暖指的是“平均状态”的变化,而寒潮则属于“波动性”的问题。


全球平均气温的确在上升,但在这一过程中,大气与海洋的能量平衡被打乱,极端天气现象出现得更频繁、持续时间更长。尤其是北极的急剧变暖,使中纬度地区的冬季更加不稳定。Lee Myungin 教授将其称为“北极放大效应”,并表示:“变暖的北极反而难以牢牢锁住冷空气。”



寒潮的长期化也波及整个社会:取暖需求增加带来的能源负担、农作物受灾、交通和工业受阻、脆弱群体的健康风险等接踵而至。Kim Seungbae 本部长强调:“如今,与其说要应对寒潮的强度,不如说要为其持续性做好社会层面的准备”,“在能源、公共卫生、交通等整个系统中,都需要制定新的标准。”今冬的寒冷,已经不再是气温能降到多低的问题,而是会停留多长时间的问题了。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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