近日，一張酷似美國影片《後天》劇照的圖片走紅，照片中是1月6日暴風雪襲擊過後的美國密西根州一處被凍住的燈塔——密密垂著的冰柱，與《後天》中掛滿冰柱的自由女神像似無二般。
氣象研究人員介紹，受「北極渦旋」影響，今冬北美大部分地區遭遇極寒天氣。「北極渦旋」指的是北極地區常年停留的低氣壓環流系統，也稱為「極渦」，它是由北極的冷空氣堆積而成的。夏季會向北收縮，冬季則會向南擴展。極渦的周圍存在著極鋒極流，冷空氣異常強大，因此，如果受到極渦的「青睞」，該地區就可能冰天雪地。
有意思的是，常年停留北極的冬季極渦的中心卻很少位於北極的位置上，往往存在偏離。有時偏向東半球，有時偏向西半球。有時極渦的中心可以分裂成三四個，每個極渦帶去的寒流會相對較弱。
去年1月，中國北方地區氣溫異常走低就是受到極渦的波及。當時，極渦的中心位於東半球。而今年的情況正相反，北美大部分地區陷入異常低溫，意味著今年的極渦中心很可能位於西半球。
極渦之所以移動到該位置，原因很複雜。「極渦向南擴散，可以推測周圍必定有一個高壓系統向北延伸。如果該高壓系統的位置超出了正常的位置，向北延伸得很厲害，直到北極地區，那麼極渦就很可能異常向南調動。」
事實上，最近幾年，極渦位置明顯偏南，在北緯50度左右。
除了西半球大陸低壓與兩側海洋高壓形成的通道引來極渦，北極濤動也影響著北極地區冷空氣的移動。
北極濤動是指北半球中緯度地區（約北緯45度）與北極地區氣壓形勢差別的變化。它是一個代表北極地區大氣環流的重要氣候指數，可分為正位相和負位相。
通常北極極地中心為低氣壓控制，有著極冷的空氣，並被周圍的高氣壓包圍著。這種「南高北低」的態勢就稱為北極濤動正位相。在這種情況下，冷空氣都被限制在極地範圍，因此人們會感覺冬天也不那麼冷。
從21世紀初開始，北極濤動正位相逐步減弱，開始向負位相發展，也就意味著，「南高北低」逐漸轉為「南低北高」，北極極地中心逐漸被高氣壓控制，之前一直限制在極地範圍的冷空氣就被排擠南下，導致寒流出現，從而影響北半球中高緯度地區氣溫。
受氣候變暖的影響，北冰洋的海冰不斷融化，冰與水的構成比發生了巨大的變化，北極地區對太陽輻射的反饋也會不同。由於冰與水對大氣加熱和冷卻的作用不一樣，很容易使南邊的高壓向北伸到北極地區，推動北極冷空氣更往南移，致使中緯度地區異常寒冷。
近年來還有研究發現，地球自轉速度長期減慢可能是北半球出現冰雪世界的原因之一。20世紀50年代，天文測時的分析發現，地球自轉速度有季節性的周期變化，春天變慢，秋天變快。此外，還有長期減慢以及時快時慢的不規則變化，而地球自轉角速度的變化確實會影響到熱帶地區季風帶的變化。
(《中國科學報》1.17 胡珉琦 馬佳)