为何在全球变暖的趋势下，还会发生强寒潮？这是在打脸吗？

摘要：首先全球变暖与强寒潮本身是不矛盾的，不是说在全球变暖背景下寒潮就不会发生了，强寒潮甚至可以归类为全球变暖的体现之一。而且即便寒潮再强，也是区域性的变冷，这就像是你把一颗冰块丢到一盆热水里，没啥卵用，根本不会影响大局，这点极短期且局部变冷在变暖大趋势里根本不够看

首先全球变暖与强寒潮本身是不矛盾的，不是说在全球变暖背景下寒潮就不会发生了，强寒潮甚至可以归类为全球变暖的体现之一。而且即便寒潮再强，也是区域性的变冷，这就像是你把一颗冰块丢到一盆热水里，没啥卵用，根本不会影响大局，这点极短期且局部变冷在变暖大趋势里根本不够看。

在这里，我先要澄清一个概念，极地涡旋并非是全球变暖直接催生的新事物，而是一个常年存在于地球两极上空的规模巨大的低气压冷性涡旋系统。它是一团极其寒冷、密集的空气，在自转的地球作用之下，环绕极地作西风方向的旋转。简单点来说，你可以把它想象成一个高悬在北极上空，巨大、寒冷但无形的冷气围栏。

而这个涡旋的强大与否，取决于极地与中纬度地区的温度差异。温差越大，驱动极地涡旋旋转的西风急流就会越强劲，越笔直，从而像一道牢固的围墙，将核心的极冷空气紧紧的锁在北极地区之内。在这种情况之下，中纬度地区虽然冬季也比较冷，但相对温和且稳定，此时的极地涡旋就像是大家冬季的守护者，不会让大家经历严寒。

全球变暖的破坏力正在于它撼动了这个看似稳固的系统，其核心机制在于往期回答中提到的“极地放大效应”。北极地区的升温速率大概是全球平均水平的3倍左右。当北极因海冰急剧融化而快速变暖时，极地与中纬度地区之间的温差也会随之减小。而我们前文中提到，极地涡旋的驱动能量就来源于两地温差，因此这会直接导致：

西风急流减弱：驱动极地涡旋的引擎马力大幅下降，原先紧绷笔直的西风急流变得虚弱无力，开始像一条流速减缓的大河蜿蜒曲折，逐渐走出一个巨大的“Ω”形波状路径。涡旋失稳：一个虚弱波动的急流，无法在有效的约束极力涡旋。这个原先规整的冷性陀螺开随便的摇摆不定，甚至被大气中的巨大波动猛烈冲击，不少极地冷空气将会趁虚南下，给某个地区带来寒潮过程。分裂与位移：这是最严重的一个情况，稳定的圆形涡旋会被拉扯扭曲，甚至分裂成两个或多个碎片中心，它也可能被整个推离北极极点向南位移，这就有可能会给某个地区带来一次史诗级寒潮过程。

这就好比是一个原本旋转迅速，稳稳立在尖端的陀螺，被不断的从侧面撞击，最终变得东倒西歪，甚至直接碎裂开来。而它所禁锢的寒冷空气，自然也会失去控制，开始大规模的南下，这就是一次史诗级的寒潮全过程。

首先极地涡旋的失稳并非是杂乱无章的，其主要表现为两种最经典的模式，而这两者直接决定了我们在地面上会经历何种类型的强寒潮过程。

（一）极涡分裂型寒潮

这是最为剧烈、最为极端的一种情况。当来自低纬度地区的强大大气波动能量足够大时，会像一柄巨锤猛烈撞击极地涡旋，使其结构发生根本性的破坏。中心冷核可能会被撕裂成两个或者多个碎片，这些碎片化的冷中心会各自为政，脱离北极母体，像脱缰的野马一样向南奔袭，彻底失控。

地面天气图景：在这种模式之下，天气图会呈现出非常可怕的景象，原先在北极地区的低气压中心消失，取而代之的是两个或者多个独立的冷涡，其中往往会有一个深入中纬度地区。例如2021年2月袭击美国德克萨斯州的史诗级寒潮，就是由极涡主体发生了一次主要的分裂，一个冷中心直接掉到了美国中部，其所经之处气温呈断崖式下跌，直接制造出了大范围的极端低温天气。影响特点：这类寒潮往往来得异常迅猛、强度极大，且影响范围相对集中但破坏力极其惊人。由于是极地核心冷空气的直接入侵带来的低温，常常会突破历史记录，经过之处24小时降温甚至有可能会突破20℃以上。

（二）极涡位移型寒潮

这一种常见模式是极地涡旋，整体结构未被完全粉碎，但其中心被强大的大气波动（如乌拉尔山或北美西岸发展来的阻塞高压脊）挤压，从而偏离北极点，向南大幅度的位移，此时的极地涡旋就像是一个被推歪了的圆盘，其边缘直接覆盖了部分中纬度地区。

地面天气图景：在这种情况之下，天气图上能看到一个主要的极地涡旋中心，但它可能位于西伯利亚北部或加拿大巴芬岛上空，而非北极点。这种格局意味着极地涡旋的西南侧会形成一个深邃的槽区，如同一道斜坡，引导着极地冷空气不断的大规模的通过这个通道向南倾斜。2016年1月，席卷东亚的霸王级寒潮极为典型，当时极地涡旋南落至东亚北部，导致我国大部分地区出现了罕见低温，广州甚至出现了新中国成立以来首场降雪。影响特点：与分裂型的爆发式泄露不同，位移型寒潮更像是持续洞开。带来的可能是持续时间更长，影响范围更广的区域性低温天气。虽然单点极端性可能不如分裂型，但长时间的低温雨雪冰冻天气对能源供应、交通运输和农业产生积累性的影响会更大。

总结一下，全球变暖并没有消灭寒冷，而是通过削弱极地涡旋的稳定性，改变了寒冷的释放模式。寒冷从一种被禁锢在极地的广泛而稳定的状态，改变成通过分裂或位移这两种极端路径进行的“点状”或“带状”的猛烈爆发。这就好比一个水库的总水量（全球热量）在增加，但其坝体（稳定的极涡）变得脆弱，导致泄洪（寒潮）的方式从可控变为时而崩溃（分裂）时而开闸放水（位移），对下游地区（中纬度）的冲击因此变得更具破坏性。

想要更深入的理解极地涡旋为何会发生如此剧烈的分裂和位移，我们必须将目光投向至更高处——距地10~50公里的平流层。在这里存在着一个更为寒冷，更为强大的平流层极地涡旋，它可以称之为是对流层极地涡旋的司令部。许多极强的寒潮事件最初都是在平流层所造成的，其关键机制就是平流层突然升温（SSW）。

（一）什么是SSW？

SSW是全球气候系统中罕见的现象之一。在正常情况下，极夜中的平流层极地异常寒冷。但是在某些特定的条件之下，来自于低纬度对流层的巨大能量波动会向上传播，就像是海啸一般拍打平流层。这些波动携带的能量和动量在平流层被吸收，最终会导致两个可能的结果：

极涡位移型SSW：巨大的能量冲击使极地涡旋的中心被推离北极点，但结构大致保持一个相对完整的状态。极涡分裂型SSW：更猛烈的冲击能直接将极地涡旋撕裂成两个或多个中心。

无论是哪种类型，SSW事件都伴随着极地平流层温度几天内急剧上升数十摄氏度，故名为突然升温，这会严重扰乱正常的大气环流。

（二）影响的多米诺骨牌效应

SSW的威力在于其自上而下的传递机制。平流层极地涡旋的崩溃或位移，会打破其下方的气压平衡，其影响就像推倒一列多米诺骨牌一样，在数周的时间里逐渐向下部传递到对流层：

第一步：平流层环流异常（极地涡旋分裂/位移）。第二步：异常信号影响对流层顶附近的环流，削弱西风急流。第三步：最终对流层中下部的极地涡旋也随之发生响应，再现平流层的分裂或位移模式，从而打开极地冷空气南下的大门。

因此在许多时候，当我们在地面上感受到一场极端寒潮时，可能最初的响应在数周之前早就在我们头顶数十公里的平流层出现了。例如，2018年1月侵袭北美东海岸的炸弹气旋寒潮，其前兆就是一次极为显著的SSW事件。

（三）全球变暖与SSW的潜在联系

目前的大气科学有一个主流的假说认为，全球变暖，特别是北极海冰的急剧减少，可能改变能量向上的传递路径和效率。一方面，极地放大效应可能增强了某些区域向大气释放的热量，这就像是在北极边缘设置了几个比较强大的热量发动机，更容易激发能够上传至平流层的强大行星波。另一方面，大气基本状态的改变也有可能使平流层本身对来自下方的扰动更为敏感。

尽管SSW是自然变率的一部分，但全球变暖这个背景板可能正在调高这些极端事件的发生频率或者是强度。这就好比在一个原先平静的湖面上，我们不断的注入热量，那么能掀起颠覆性大浪的可能性，自然也会增加。

局部地区的强寒潮不是放松的信号，这不能证明全球变暖不存在或者是没有影响，反倒可以证明全球变暖已经威胁到全球大气系统。全球变暖的本质不是完全性的消除寒冷，而是让寒冷变得更为极端、更难以预测、更没有所谓的常识。在即将到来的未来，我们面对的是一套全新的全球气候系统，我们更大可能要抛去以往所谓的经验来迎合最新系统。