從2020年底到2021年初，我國出現影響全國大部分地方的寒潮天氣，從北方開始經歷了一波強勁的降溫，一直影響到南方大部分地區。到1月6日，北京甚至出現零下19.6℃的低溫，這是1966年以后的最低數字。冷冰冰的數字體現在日常生活上，就會變成只敢露出兩只眼睛的著裝，變成背對著凜冽的寒風艱難地前行，在全身篩糠一樣顫抖的時候，讓人不覺產生這樣的懷疑：說好的全球變暖呢？
今年的寒冬，其實恰恰部分源于全球變暖，是不是很反常識？這種反常的現象，和一種極地渦旋的氣候現象有關，極地渦旋是一種發生于極地，介于對流層與平流層的中上部、持續性長且規模大的氣旋 。這種渦旋在極夜的時候最為強大，因為此時的溫度梯度最大，但隨著持續縮減，到夏季甚至會消失。
最早記載極地渦旋現象的文獻出現于1853年。在北半球的冬季，這種現象會導致突然性平流層暖化。1952年，在海拔高度超過20公里的無線電探空儀觀測中發現了這種現象導致的平流層暖化。在2013后的北美冬季，新聞和天氣媒體中經常提到這種現象，使得該術語推廣成為對于極低溫寒潮的解釋。
此外，極地渦旋是影響氣候的重要因素，它是大氣高層的緊密旋轉氣流。漩渦可以將極地溫度極低且密度較大的空氣，一直通向上空的平流層，就像無形的彈力繩“束縛”著冷空氣，把冷空氣限制在北極地區。不巧的是近30年，全球變暖越來越顯著，這導致海冰減少，反射減弱，吸收更多太陽熱力，海冰進一步減少的惡性循環，所以出現了非常反常識的現象，北極升溫幅度接近其他地區平均升溫幅度的三倍。北極比赤道暖化更快也就意味著兩者之間的溫差正在減弱，大氣環流也因此受到影響。繼而，它減弱了極地渦旋和西風急流，使西風急流較為波動，有利于北極冷空氣南侵。
所以在過去40年，極地渦旋的偏弱的趨勢在逐漸明顯，在近年來終于愈發明顯地出現分裂。在最嚴重時分裂為雜亂無章的數個，并南下到北半球中高緯地區，這也就解釋了為什么在2010年代，美國東北部的冬季變得更加嚴酷，這和近幾天北京的體驗比較類似。
極地冷空氣南下通常兩個走向，歐亞或北美。今年，冷空氣輪到了偏向歐亞地區，而歐亞大陸冬季溫暖氣候主要由北大西洋吹向大陸的暖濕氣流維持，西風的減弱又導致南北向的氣流運動缺少阻塞，有利于冷空氣的南侵，這就是今年中國出現強寒潮的背景。除了極地渦旋減弱導致冷空氣南下的大環境，發生于赤道中東太平洋的拉尼娜事件，對這個尤其寒冷的冬季也起到了推波助瀾的作用。2008年我國的雪災也是由該氣象事件引起。
拉尼娜現象源自東南信風吹走了太平洋東部被曬熱了的表層海水，導致底部寒冷的海水上翻，赤道太平洋中部和東部海洋表面溫度的大尺度降溫，并影響熱帶大氣環流，進而影響風和降雨量。它對天氣和氣候的影響通常與厄爾尼諾現象相反，對中國來說，增加冷冬出現的概率。可以說厄爾尼諾對應中國的暖冬，拉尼娜則對應冷冬。
2020年10月末，世界氣象組織便宣告了一次中等到強級別的拉尼娜現象形成，這次的拉尼娜現象延續到了2021年，并在今年冬季迎來了峰值。這次拉尼娜現象對我國南方的影響較大，降低了持續性雨雪冰凍的可能性，但是也影響了副熱帶高壓的位置和強度，導致南方難以阻擋冷空氣的南下。
可以說，北方極地渦旋減弱和南方拉尼娜現象興盛的兩個因素互相影響，導致2021年開局全國范圍的降溫，并且這是由變暖導致的冷冬。
（作者系中國科普作家協會科普教育專業委員會副秘書長、科幻創作研究基地副秘書長）
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