圖片來源:Alexander Hafemann/Unsplash

北極持續暖化 致極地旋渦更易「漏風」 北半球冬季將更易出現異常寒流

上周刊於《科學》的大氣觀測研究指,美國和北半球其他地區冬季近年不時出現異常寒冷天氣,可能源於北極氣候變暖這個看似矛盾的成因。然而,專家目前尚不清楚這是否一個隨著全球升溫而持續存在的長期趨勢。

極地旋渦冷空氣南下美國 足釀人命傷亡

北極暖化速度是地球其他地方平均值的兩倍,部份氣候學家一直懷疑,北極這種快速暖化會引發北極周圍出現異常的風,從而對較南方數千公里範圍的天氣產生影響。

領導研究的麻省理工學院氣候科學家 Judah Cohen 指,傳統觀點認為,全球暖化代表有更多的熱浪,肯定會導致較少的寒潮和降雪,但這並不完全正確,氣候變化也可以通過某些機制導致更惡劣的冬季天氣。

北極上空冬季大氣的一個主要特徵是極地旋渦 (polar vortex) ,這是一種快速流動的高空風帶。極地旋渦通常將北極上空的大氣與靠近赤道的溫暖空氣分隔。然而,極地旋渦有時會伸展和出現波動,寒冷空氣可能會洩至罕有遇到寒流的較低緯度,當這些地區無準備好應對突襲的嚴寒,可能會造成人命傷亡,例如本年 2 月,來自極地旋渦的冷空氣曾南下美國德州和墨西哥北部部分地區,造成至少 111 人死亡。

在新研究中, Cohen 的團隊將 40 年來對北極大氣條件的衛星觀測,與基於電腦氣候模型進行比較,後者探討了北極海冰和雪量減少將如何影響北極氣流。由於冰雪將大部分入射陽光反射回太空中,而較暗的海洋和陸地表面吸收更多輻射,因此學界已知冰雪下降會導致北極暖化。

團隊發現,極地旋渦伸展的事件在過去幾十年中顯著增加,而當模型包含北極暖化的影響時也呈現到這種行為。

模型或遺漏關鍵因素

不過,北極暖化可能造成中緯度地區寒潮的說法,仍然在氣候科學家之間存在激烈爭論,因為表面上很明顯,在變暖的世界中,冬天通常會變得較和暖,但通常用於研究氣候系統不同組成部分之間複雜關係的氣候模型,在北極暖化對中緯度冬季的影響有多大的問題上存在差異,最先進的模型仍不能準確地複製觀察到有極地旋渦行為的趨勢。無参與研究的馬克斯普朗克氣象研究所氣候模型專家 Daniela Matei 向《自然》指出,這些模型是否遺漏了一些東西,或者極地旋渦伸展的觀測結果是否僅僅反映了自然氣候變化,還有待觀察。

Matei 補充,新的分析並無解決這些問題。雖然,海冰和積雪變化似乎確實對北極上空的風異常產生影響,但海面溫度的十年變化等其他因素也可能導致北極大氣異常,從而導致其他地方出現意外的寒冷天氣。她又指,使問題進一步複雜化的是,地球氣候作為一個整體,如何對雪和海冰變化作出反應仍然存在很大的不確定性。

Matei 強調,學界尚不清楚近年冬季極端寒冷的情況是否是未來天氣的先例,因為氣候變化不是線性的。她說:「過去十年發生的事情可能不適用於下一個十年。」

來源:
Nature, Freak US winters linked to Arctic warming, 3 September 2021

報告:
Cohen, J., Agel, L., Barlow, M. & et al. (2021). Linking Arctic variability and change with extreme winter weather in the United States. Science, 373, 6559 p1116-1121. doi: 10.1126/science.abl9792

文/Alan Chiu

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