今年疯狂冬季天气背后的北极气候变暖吗?

今年疯狂冬季天气背后的北极气候变暖吗?

2017期间极端天气事件造成的损失 美国有史以来最大的账单 这些事件中的大部分都涉及与全球变暖直接相关的条件:热量记录,干旱,野火,沿海洪灾,飓风破坏和大雨。

然而,自相矛盾的是,气候变化与北美东部最近一连串寒冷的星期之间可能存在联系。 气候变化研究中一个非常新的和“热门的话题”是,北极地区的迅速变暖和大规模融化可能会引起持续的寒潮。

假设失败并不需要一点想象力 只有30年的一半北极海冰覆盖 可能会对天气造成严重破坏,但究竟如何还不清楚。 作为一名研究大气科学家,我 根据一项研究, 形成一种 北极变暖正在影响世界各地的气温。 我们可以说,全球变暖驱动的北极地区的变化在北美经历了一个奇怪的冬季天气中发挥了作用吗?

温度异常的“偶极子”

2017期间,奇怪而破坏性的天气几乎不断出现,而2018似乎也遵循同样的脚本。 大多数美国东方人 在2017的末尾激荡了起来 进入新的一年,而西方人则渴望下雨,阻止炎热的土壤和扑灭野火。 一月份,4,2018,东部海岸遭受了暴风雪 - 特别是“炸弹旋风”风暴 - 而加利福尼亚州的内华达山脉几乎没有雪。

今年疯狂冬季天气背后的北极气候变暖吗?一个相反的研究:阿拉斯加和太平洋附近的变暖是北极地区的冷空气深入北美的天气模式的“成分”。 美国航空航天局地球观测, CC BY

这个故事正在成为一个熟悉的故事,过去五个冬季的四个时期也出现类似的情况。 华盛顿特区的一些政治家, 包括特朗普总统,曾经用异常寒冷来质疑全球变暖。 但是如果他们看大局,他们会看到,东部的寒冷是整个北半球的一种相对侥幸,而且大部分地区都比正常情况温暖。

北美西部一个炎热干燥的西部与东部寒冷多雪的东西结合在一起并不罕见,但近年来这种模式的普遍性和持续性激起了气候研究者的兴趣。

喷流 - 环绕北半球的一个快速,高层次的风河 - 起着至关重要的作用。 当喷流在大浪中向南北飞行时,可能会导致极端的情况。 在过去的几个星期里,一个向北的大摆幅,形成了所谓的持续大气压力的“山脊”,沿着西海岸一直沿着东南方向一个深的南倾,或一个“槽”。

用新的术语来形容这些固执的特征: “北美冬季温度偶极子” 练习 “可笑弹性岭” 在西方,和 “非常顽强的低谷” 在东方。

今年疯狂冬季天气背后的北极气候变暖吗?美国东部在近期寒冷天气中经历了非常寒冷的气候,北半球其他地区的大部分地区的气温都高于平均水平。 NOAA, CC BY

不管它叫什么,这种偶极子模式 - 西方大部分地区异常高的气温以及东方寒冷的天气 - 在过去五个冬季中的四个冬季曾经占据了北美天气的主导地位。 一月份2017是一个明显的例外,当时一个强大的厄尔尼诺翻转了山脊槽型,在加利福尼亚州倾倒了破纪录的降雨和积雪,而东部则是一个温和的月份。

另外两个重要特征在偶极温度模式中是显着的:在阿拉斯加附近的北极极端温暖,东太平洋温暖的海洋温度。 一些 新的研究 指向这些“成分”作为近年来持续偶极子的关键。

一个巴掌拍不响

在暖西风/东风天气的气候模式中,升温有什么作用,特别是北极地区的海洋和气温升高? 解释是这样的。

太平洋温度由于厄尔尼诺/拉尼娜和西班牙等短命现象而自然波动 更长,数十年的模式。 科学家早就认识到这一点 这些变化影响天气模式 横跨北美和其他地区。

今年疯狂冬季天气背后的北极气候变暖吗?当一个持续的大气压力区域停留在美国西部时,来自北极的空气涌入美国,导致西方的暖干地区和东方的冷空气分裂。 Mesocyclone2014和David Swain, 创用CC BY-SA

这个故事的新变化是,北极地区的温度至少是全球其他地区的两倍,这意味着北极地区和南方地区之间的温差已经在缩小。 这很重要,因为北/南温差是急流的主要驱动力之一。 急流形成了高压和低压系统,决定了我们的蓝天和暴风雨,同时也指引着它们。 任何影响急流的事情也会影响我们的天气。

当北美西海岸的海洋温度比正常情况下偏高时,由于自2013冬季以来大部分时间都是温暖的,所以急流在西海岸形成一个高压脊,导致风暴转移加利福尼亚州,西部的许多地方又高又干。

如果这些温暖的海洋温度与阿拉斯加附近异常温暖的气候条件相结合,北极带来的额外热量可以加强山脊,使其更加向北,变得更持久,为阿拉斯加州附近的地区输送更多的热量。 而近年来,阿拉斯加经历了温暖的气温记录,部分原因是海冰减少。

我和我的同事们把这种自然和气候变化相关的影响称为“一个巴掌拍不响,“这个概念可能有助于解释自从2013以来经常观察到的可笑弹性岭(Ridiculously Resilient Ridge)。 几个 研究 尽管如此,支持这种由人为因素引起的自然模式 争议依然存在 关于北极变暖与北极变暖的机制 中纬度以南的天气模式.

更极端的天气呢?

为了应对西风加强的大气压力,通常还会在下游形成一个更深,更强的水槽。 深槽就像一个开放的冰箱门,让寒冷的北极空气向南倾泻,给那些准备不足的地区带来苦难。 得克萨斯州的暴风雪,格鲁吉亚的暴风雪以及佛罗里达州的寒冷的雪鸟都可能被归咎于十二月份的2017和一月份的2018的“顽强的低谷”。

再加上锦上添花,就是所谓的“无奈”,比如1月4上的“炸弹旋风”,沿着东海岸形成,当时西南风与大西洋沿岸一致。 由此导致的寒冷地区与墨西哥湾暖流海洋之间的强烈对比为这些凶猛的风暴提供了燃料。

最大的问题是气候变化是否会使偶极子模式以及随之而来的产生极端天气的趋势在未来更为普遍。 答案是肯定的,不是。

普遍预计全球变暖将会产生较少的低温记录,这一趋势已经被观察到。 但是,冷酷也许会变得更加持久 偶极子模式加剧,也是一种倾向 似乎正在发生.

很难确定这种天气模式是否会持续下去,北美地区冬季整体温度较高,而寒冷天气较长。 了解自然影响与人为变化之间复杂相互作用背后的机制是具有挑战性的。

谈话然而,随着创造性的新指标的发展,研究正在迅速发展。 我们展望未来的最佳工具是复杂的计算机程序,但它们也难以模拟这些气候系统的复杂行为。 鉴于预测极端天气及其对我们生活的许多方面的影响的重要性,研究人员必须继续解开气候变化和天气之间的联系,以帮助我们为大自然母亲可能正在发脾气做好准备。

关于作者

Jennifer Francis,研究教授, 罗格斯大学(Rutgers University)

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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