受「北極渦旋」影響，這個冬天北美大部分地區遭遇暴風雪襲擊，儼然成為電影《後天》中的冰凍景象。近年來，極渦位置明顯偏南，北半球冬季極端寒冷天氣頻頻發生。這一切與全球氣候變暖不無關係。
暴風雪襲擊美國密西根州，燈塔掛滿冰柱。
一名工作人員全副武裝，清掃道路積雪。
在密西根州馬斯基根，大雪覆蓋了一座公園內的林肯雕像。
圖片來源：谷歌圖片
■本報記者 胡珉琦 馬佳
近日，一張酷似好萊塢影片《後天》劇照的圖片在媒體十分走紅，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。完全被冰雪覆蓋的燈塔，還密密地垂著冰柱，與《後天》中掛滿冰柱的自由女神像似無二般。
美國媒體給這場來勢洶洶的暴風雪戴上了各種恐怖的「帽子」：致命「寒流」「北極渦旋」，似乎窮極所有的語言都無法準確描述這場冰凍災難。
北京市氣象局研究員吳正華告訴《中國科學報》記者，近日頻頻在媒體上出現的所謂的「北極渦旋」一詞，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，而冬季則會向南擴展。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。
中國氣象科學研究院研究員祝從文也指出，事實上，每年影響中國的寒潮都是源於北極地區的冷空氣，而今年極渦是順著加拿大、北美南下，影響了美國大部分地區，並造成了持續時間比較長，降溫幅度比較大的一個劇烈天氣過程。
極渦愛「溜達」
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。吳正華表示，極渦的中心往往存在偏離，有時偏向東半球，有時偏向西半球。而極渦中心的位置也決定了北半球冷暖分布的情況。
不過，吳正華還指出，有時極渦的中心並非只有一個，它可以分裂成三四個，這也意味著每個極渦帶去的寒流會相對較弱。有時極渦會分裂成兩個，稱為偶級極渦，但也存在強弱之分。
據了解，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。吳正華分析，當時，極渦的中心就可能位於東半球。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。」吳正華告訴《中國科學報》記者，其與北極濤動存在一定的聯繫。
無獨有偶，今年冬季英國的氣溫也較低，1月6日還遭到強暴風雨襲擊。吳正華表示，英國冬季水災與極渦也存在關係。他認為，今年極渦可能停留在大西洋北部。極渦帶來的強冷空氣南下，與大西洋南部上升的暖溼氣流匯合，從而形成雨雪天氣。由於兩邊高壓系統比較穩定，極渦陷在其中無法動彈。
事實上，最近幾年，極渦位置明顯偏南，在北緯50度左右。冬季極端寒冷天氣的出現，總是令人想起電影《後天》中的場景。受溫室效應、冰川融化、海水鹽分稀釋和洋流改變的影響，氣候系統變得紊亂，一夜之間，紐約寒潮襲來，海水結冰，北半球好似進入了冰川時代。
北極濤動 寒潮暖冬現各地
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，祝從文也對《中國科學報》記者表示，北極濤動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。這個指數由兩名美國氣候研究者在2001年提出。
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。
但是，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。
今年，亞洲中高緯度地區，比如北京，冬季溫度與歷年相比還是偏暖。這種暖冬的天氣實際上也是受到北極濤動的影響。
氣候變暖帶來極端天氣
近年來，全球氣候變暖一直都是一個熱點問題，而隨後人們關注的就是極地冰蓋的縮小、海平面上升等問題。
於是人們不禁疑惑，在全球變暖的趨勢下，冰蓋不斷縮小的北極為何還會形成如此強烈的冷空氣？這倒是讓一些人想到一句俗話「下雪不冷化雪冷」，是否因為這樣的原因，反而讓北極地區冷空氣更加容易聚集？
祝從文告訴《中國科學報》記者，之前確實有這樣一種猜測。但是這其中包含一些普通老百姓對於「全球變暖」的誤解。「實際上全球變暖指的是北半球的平均溫度的變化。而北極圈的溫度和冰面的變化有關，兩者是相伴隨的關係。」
而吳正華也認為，《後天》中演繹的冰凍世界並非毫無根據。
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。
「普通人理解的全球氣候變暖，是一個地區在一個時間段內氣溫異常升高，但所謂『物極必反』，北極冰雪融化，反過來使低壓向南推移，北極圈外的冰雪卻增多了。」吳正華說，從長遠看，全球變暖跟北極大氣環流息息相關，而北極大氣環流又跟低緯度地區的大氣環流聯繫在一起。氣溫的升高致使大氣環流南北方向的水汽交換加快了，這也意味著，溫度的交換和變化也變強了，因此，很容易出現極端天氣。
吳正華坦言，此次大西洋北部的溫暖環流被破壞，極地的冷空氣向大西洋北部延伸，造成北美北部、歐洲西部的雨雪天氣，可能正是受全球氣候變化的影響所致。
至於北美冰雪天氣將持續至何時，他表示，如果大西洋以東例如東亞烏拉爾山附近的高壓以及北太平洋的高壓能夠及時減弱，處在兩者之間的極渦才有機會移動和調整。
地球自轉或摻和氣候系統
在美國受到強烈暴風雪影響的時候，還有人聯想到了地球自轉速度改變，認為近年來發現的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。
地球繞自轉軸自西向東轉動，自轉的平均角速度為7.292×10-5弧度/秒，在地球赤道上的自轉線速度為465米/秒。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。
但是祝從文告訴《中國科學報》記者，地球自轉角速度雖然在變化，但是這種變化是十分微弱的。目前的一些研究確實發現，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。「但是，對於極渦是否有影響，還沒有相關的研究，因此我們目前也無法作出判斷。」他表示。
《中國科學報》 (2014-01-17 第9版 科普周刊)