圖片來源：Alexander Hafemann/Unsplash

上周刊於《科學》的大氣觀測研究指，美國和北半球其他地區冬季近年不時出現異常寒冷天氣，可能源於北極氣候變暖這個看似矛盾的成因。然而，專家目前尚不清楚這是否一個隨著全球升溫而持續存在的長期趨勢。

極地旋渦冷空氣南下美國　足釀人命傷亡

北極暖化速度是地球其他地方平均值的兩倍，部份氣候學家一直懷疑，北極這種快速暖化會引發北極周圍出現異常的風，從而對較南方數千公里範圍的天氣產生影響。

領導研究的麻省理工學院氣候科學家 Judah Cohen 指，傳統觀點認為，全球暖化代表有更多的熱浪，肯定會導致較少的寒潮和降雪，但這並不完全正確，氣候變化也可以通過某些機制導致更惡劣的冬季天氣。

北極上空冬季大氣的一個主要特徵是極地旋渦 (polar vortex) ，這是一種快速流動的高空風帶。極地旋渦通常將北極上空的大氣與靠近赤道的溫暖空氣分隔。然而，極地旋渦有時會伸展和出現波動，寒冷空氣可能會洩至罕有遇到寒流的較低緯度，當這些地區無準備好應對突襲的嚴寒，可能會造成人命傷亡，例如本年 2 月，來自極地旋渦的冷空氣曾南下美國德州和墨西哥北部部分地區，造成至少 111 人死亡。

在新研究中， Cohen 的團隊將 40 年來對北極大氣條件的衛星觀測，與基於電腦氣候模型進行比較，後者探討了北極海冰和雪量減少將如何影響北極氣流。由於冰雪將大部分入射陽光反射回太空中，而較暗的海洋和陸地表面吸收更多輻射，因此學界已知冰雪下降會導致北極暖化。

團隊發現，極地旋渦伸展的事件在過去幾十年中顯著增加，而當模型包含北極暖化的影響時也呈現到這種行為。

模型或遺漏關鍵因素

不過，北極暖化可能造成中緯度地區寒潮的說法，仍然在氣候科學家之間存在激烈爭論，因為表面上很明顯，在變暖的世界中，冬天通常會變得較和暖，但通常用於研究氣候系統不同組成部分之間複雜關係的氣候模型，在北極暖化對中緯度冬季的影響有多大的問題上存在差異，最先進的模型仍不能準確地複製觀察到有極地旋渦行為的趨勢。無参與研究的馬克斯普朗克氣象研究所氣候模型專家 Daniela Matei 向《自然》指出，這些模型是否遺漏了一些東西，或者極地旋渦伸展的觀測結果是否僅僅反映了自然氣候變化，還有待觀察。

Matei 補充，新的分析並無解決這些問題。雖然，海冰和積雪變化似乎確實對北極上空的風異常產生影響，但海面溫度的十年變化等其他因素也可能導致北極大氣異常，從而導致其他地方出現意外的寒冷天氣。她又指，使問題進一步複雜化的是，地球氣候作為一個整體，如何對雪和海冰變化作出反應仍然存在很大的不確定性。

Matei 強調，學界尚不清楚近年冬季極端寒冷的情況是否是未來天氣的先例，因為氣候變化不是線性的。她說：「過去十年發生的事情可能不適用於下一個十年。」

來源：
Nature, Freak US winters linked to Arctic warming, 3 September 2021

報告：
Cohen, J., Agel, L., Barlow, M. & et al. (2021). Linking Arctic variability and change with extreme winter weather in the United States. Science, 373, 6559 p1116-1121. doi: 10.1126/science.abl9792

文／Alan Chiu