极端暖与极端冷：气候变化中的“过山车”现象

立春节气刚过不久，从2月6日凌晨开始，我国东部地区从北到南出现了一次“暴走”的寒潮大风天气，多地最大风力达到8至9级以上，有些地区的瞬时风力甚至达到12级，北京延庆山区的风速甚至超过40米/秒(13级风力)。

与大风天气相配合，我国东部大多数地区的气温也降到了冬季最低点。2月7日凌晨，北京南郊观象台气温降到-12.1℃，白天最高温仅-4.9℃，是入冬以来最冷的一天;2月8日，上海徐家汇温度跌至-4.2℃，不仅是这个冬季以来的最低气温，而且成为近35年来2月的最低气温。

然而，在这次极端冷事件发生之前的1月，多个国际知名研究机构发布2024年全球温度数据，指出2024年是有观测记录以来最热的一年。世界气象组织在综合分析了这些数据后，对以上结论进行了确认，并指出2024年全球平均气温比工业化前平均水平高出约1.55℃，是首个全球升温超过1.5℃的年份。与之对应，在本轮寒潮天气之前，这个冬季我国大部分地区比较温暖，其中北京的最低温度一直高于-10℃。尽管北京部分地区出现过几次零星降雪，但都不符合初雪标准。温暖成为春节前我们关于这个冬季的主要记忆。

在这样的背景下出现极端冷事件，这种现象不禁让人困惑：为什么全球变暖了还有这么冷的寒潮大风天气?极端暖和极端冷之间究竟有什么联系?

在全球变暖的背景下，极端冷事件的频率和强度并未减弱，反而频繁出现。例如，2021年2月，美国得克萨斯州进入重大灾难状态。罕见的冬季风暴不仅使多地气温创历史同期最低纪录，而且使天然气管道和进水管结冰，导致大规模断水断电，造成100余人死亡。本轮寒潮大风过程给日本带来本年度最强寒潮暴雪天气，北海道带广市在12小时内观测到创纪录的129厘米降雪，青森县部分地区积雪厚度接近4米，多地高速公路路段临时封闭，多条铁路线路因积雪而停运。同期，美国多地遭遇了罕见的冬季风暴，多地气温比往年同期低7至14℃，新奥尔良、堪萨斯城、肯塔基州等地降雪量超过20厘米，致使大规模航班取消、停电和停课。

研究表明，全球变暖加剧了气候系统的不稳定性，导致极端天气事件更加频繁，并且冷暖转变和干湿转变更加剧烈。北半球中纬度的冷暖过程变化在一定程度上与“北极放大”效应有关。全球变暖并不是所有地区“一二三齐步走式”变暖，而是有些地区增暖幅度大，有些地区增暖幅度小。例如，大陆地区的增暖幅度超过海洋，高纬度地区增暖幅度超过低纬度地区，其中北极地区的增暖趋势是全球平均水平的3倍以上，这就是“北极放大”效应。

冬季，北极上空有逆时针旋转的极地涡旋，涡旋周围则是强大的西风带，绕全球一周。一般而言，严寒的极区和温暖的中纬度地区之间温度差越大，西风气流越强，极地涡旋就越稳定，冷空气就越容易被禁锢在极区。“北极放大”效应使南北增温幅度不同，缩小了极区与中纬度地区之间的温度差，从而使极地涡旋的稳定性降低。在这种情况下，西风带上的扰动容易急剧发展，形成南北跨越中高纬度地区、东西跨越半个地球的大型波动。在波动的槽线附近，来自极地和高纬度地区的冷空气长驱南下，暴风雪和寒潮天气最为严重;而在波动的脊线附近，来自中低纬度的暖空气可以长驱直入高纬度地区，甚至可以进入极区，使极区的温度超过中纬度地区。

因此，在本轮寒潮大风天气过程中，原本围绕北极逆时针旋转的极地涡旋受大型波动的影响，发生了扭曲，被拉扯成一个“8”字形环流。冷空气从“8”字的两头倾泻而出，一支直扑东亚地区，另一支在北美地区肆虐。这就是一个典型的极地涡旋稳定性变化的过程。根据1月17日发表于《npj气候与大气科学》的最新研究论文，在全球变暖背景下，北半球冬季的大型波动会显著增强，这会使中纬度地区的天气过程变得更加极端，并且维持时间更长。看起来极寒的天气过程，却能在全球变暖里找到肇事的根源。在某种程度上，极端冷与极端暖是同一枚硬币的两面。

在一个地方出现极端冷事件与全球整体变暖并不矛盾。在我国大部分地区出现严寒之际，全球其他地方的高温不断，如果对全球进行整体平均，依然能够作出全球整体变暖的判断。此外，短时间极端冷天气事件与长时间的气候变暖并不矛盾。极端冷天气事件维持时间较短，一般为一两周，在寒潮前和寒潮后，我国大部分地区都明显偏暖，如果进行全年整体平均，依然会得出整体偏暖的结论。

从温暖环境突然进入寒冷环境，人体需要时间调整生理机能，这种调整过程可能导致身体不适，甚至引发健康问题。除了冻伤外，寒潮低温还会显著增加心血管疾病的发病率和死亡率，使呼吸系统疾病的发病率飙升，引起流感、哮喘、慢性阻塞性肺疾病等。

除了冷暖交替变化外，干湿的快速切变也会带来严重的地区性灾害。1月，美国南加州地区山火肆虐与该地区的严重干旱直接相关。2024年5月初至12月底，洛杉矶市中心仅记录降雨0.16英寸。而在干旱之前的冬春季节，这一地区则处于“暴雨模式”，降雨量是历史值的两倍。丰沛的降雨有助于植被生长，2024年夏季洛杉矶比往年“绿”30%，山区草木如绿色地毯般蔓延。而当后期旱涝急转、极端干旱来临之时，植被干枯后就为山火燃烧提供了丰富的燃料。

极端天气的交替出现是气候变化的一个重要特征。我们要加强气象监测和预警，增强公众的防寒意识，加强基础设施建设，并采取应对气候变化的措施。只有这样，我们才能更好地应对气候变化带来的挑战，保护社会和经济安全。

(作者系中国科学院大气物理研究所研究员)