为什么这个冬天美国那么冷?

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今年年初,暴雪与低温在加拿大与美国肆虐。北美民众街谈巷议的话题,多便是这场历史性的极端寒流。为什么今年冬天北美那么冷?其实这是因为原本把冷空气束缚在北极地区的约束力正在被削弱。而正如很多北美民众所了解到的那样,北极地区的环境变化正在影响着北美洲南部温暖地区的天气状况。

芝加哥的地铁站。图片来源:huffingtonpost.com

德克萨斯州的花朵。图片来源:huffingtonpost.com

冻死在野外的松鼠。图片来源:huffingtonpost.com

马克·菲斯切特(Mark Fischetti)很好地解释了这个严冬的来龙去脉,包括什么是“极地涡旋”(polar vortex)、以及这种约束力是如何被削弱的:“极地涡旋是一种环绕北极的盛行风,从西向东运动。它通常会把冷空气约束在北极地区。这种涡旋有偶尔会减弱,这时冷空气就会南下,穿过加拿大进入美国,又或者进入东欧等其他地区。除了带来寒冷天气,冷空气团还会将自太平洋横穿美国的高速气流向南挤压。一旦高速气流向北挤压回去,它所携带的湿气便会形成大雪。大气学家认为正是这种情形导致了2010年2月袭击华盛顿的那场‘末日暴雪’。”

横穿北美洲的高速气流。红褐色区域为气流速度较高的部分。

但是我们发现,北美高速气流的“反击”最近并不太剧烈。究其原因,一方面在于北极海冰正在融化,而随着海冰的消融,积雪面积也在持续减少——而雪能把日光反射回大气,从而加强高速气流。美国国家航空航天局(NASA)地球天文台阐释了积雪相对于历史平均水平的变化过程。

蓝色:积雪覆盖天数多于历史平均记录的地区;棕色:积雪覆盖天数少于历史平均记录的地区。图片来源:NASA

根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的报告,在2013年的春天,积雪覆盖区域已经低于了历史平均值,5月时欧亚大陆的积雪覆盖面积更是创造了历史新低。上面的三幅图表示4月至6月中发生的降雪异常,描绘了积雪覆盖天数多于或者少于1981至2010年间平均水平的比例情况。

在四月,积雪覆盖高于历史平均水平的天数相对更多些,这是因为欧洲西北部的融雪发生得较晚。然而正如五月和六月的图片所示,一旦积雪开始融化,融雪的进程是十分迅速的。欧亚大陆的积雪覆盖程度在去年五月份达到历史新低,而到了六月份,北美洲的积雪也跌到了历史第四低。这种情况的发生并不是由于冬天降雪量的减少,而是由于积雪融化的过程太过迅速。

这下,科学家们将一系列现象联系了起来:北美的严寒天气源于北极的冷空气团向南入侵;这些气团之所以能够南下,是因为极地涡旋对它们的约束力减弱;而极地涡旋之所以会变弱,可能是由于海洋向大气辐射的热量太多,扰乱了极地涡旋;而归根结底,北极洋区吸收的热量增多,则可能是由于海冰和积雪的消融所导致的。

1967-2012年,6月积雪面积变化趋势。图片来源:NOAA

如果我们着眼于积雪的整体变化情况,结果或许更令人震惊。上图是最近几十年来6月份的积雪变化轨迹,蓝色代表积雪面积多于历史平均水平,棕色反之。这些图片向人们展现了暖化的趋势。从气候的角度来看,北极地区海冰和降雪的趋势都很不乐观,如果这种趋势得不到遏制,后果将更加令人担心。

 

参考资料:

  1. Mark Fischetti. What Is This “Polar Vortex” That Is Freezing the U.S.? ScientificAmerican.

  2. David Wogan. Declining arctic snow cover is bad news for polar vortex. ScientificAmerican.

文章题图:disalmanac.com

 

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