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2024/2025 年的冬天即将来临，因此我们有必要综观所有关于即将到来的寒冷季节的所有信息了。当前大气和海洋中出现了有趣的发展趋势，模型预测结果与以往指标所显示的情况并不一致。
已经可以观察一些大尺度全球因子正在逐步形成。参考以往数据，可以分析这些因子的季节性变化以及其对往年冬季天气的影响。
另一方面，模型模拟或预测对即将到来的冬季却呈现了不同的情景。模型预测倾向于显示一个较为温和的冬季，而历史数据分析则展现出完全不同的趋势，正如下文所述。
2024/2025 年冬季模型预测
将从模型预测开始。这些预测由长期气象预报模型或系统生成，这些预报系统基于已知的物理定律，对大气进行全局模拟，同时也包括海洋和冰层的影响。
当然，这些模型并不完美，也不能按表象来理解它们，只是研究发展趋势。问题之一是与现实世界相比，它们的分辨率较低。另一个问题是，模型计算的起始条件永远不可能 100% 完全准确。
以下所有预测均为气象冬季三个月份（12 月 - 1 月 - 2 月）的平均情况，显示总体的主要天气模式。
ECMWF 最新的冬季气压模式预测显示，北太平洋形成了拉尼娜高压系统，而从加拿大到格陵兰岛南部的广泛区域则为低压区。强高压区域从美国南部延伸，横跨大西洋一直延伸到欧洲大陆。
这种气压分布模式将急流推向美国北部和西北部。而由于欧洲大陆上空高压区的存在，急流则被进一步推向更北的地方。
从欧洲的地表温度预报来看，欧洲大部分地区的冬季气温比正常水平要高。正如模型所预测的那样，这与高压系统对整个欧洲大陆的影响一致。
降水预报显示，由于高压异常，欧洲将迎来较干燥的季节。北部因急流将移至欧洲大陆最北部，降水量将高于正常水平；南部和东南部地区降水量也较多。
在北美，ECMWF 最新的冬季预报显示，加拿大东部和美国中部、南部和东部地区气温大多高于正常水平。这种暖异常在美国北部的逐渐减弱。
蓝线区域显示了高于平均水平的异常现象出现中断，表明冷空气的潜在移动路径。
最新的降水预报显示，加拿大及美国西北部及东部地区降水量将有所增加；而美国西南部降水量将有所减少。降水量增加且伴随冷空气存在，意味着美国北部和加拿大降雪量将有所增加。
再看看即将到来的冬季的月度数据， 2025 年 2 月的预测值得注意。该月显示美国和加拿大大部分地区暖异常区域减少。在这里，正常至低于正常的区域从美国西北部扩展到中部、美国中西部，并覆盖至东北部。
查看该月的气压模式预测，就能理解背后的原因，如下图所示。加拿大东部上空形成了广泛的低压区，并一直延伸到美国东北部。
如蓝色箭头所示，随着低压区逆时针旋转，形成从加拿大向美国北部和东部的北向气流。这表明美国北部和东部地区存在较强的冬季潜力。
未来几周将有更多数据可用，将在未来几周内关注这一发展趋势。
接下来，回到 3 个月的平均值，查看即将到来的冬季降雪的模型预测。
2024/2025 年冬季降雪预报
以下是 ECMWF 数据中的特殊降雪预报。首先纵观欧洲，由于存在高压区，整个大陆的降雪量均低于正常水平。只有远北地区，降雪量预计高于正常水平。
北美降雪预测呈现出一种双面性。大部分美国中部、南部和东部地区的降雪量预期低于正常水平。这或许令人惊讶，尤其是中西部和远东北部地区，因为在拉尼娜现象较弱的冬季，这些地区的降雪量通常会更多。
预计美国北部和加拿大大部分地区降雪量将高于正常水平，但加拿大东南部部分地区则降雪量低于正常水平。
很快将发布新的预报文章，专门分析降雪预测。将在其中更详细地分析降雪潜力，并提供逐月的详细信息。
但到目前为止，已经提到过几次“拉尼娜现象”，所以现在是时候了解它是什么，以及它将如何影响即将到来的冬季的天气模式。
冷拉尼娜现象的出现
拉尼娜现象是大规模、强海洋厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的冷相位。它指的是热带太平洋的一个区域，在冷相位和暖相位之间的周期变化。ENSO 的冷相位称为拉尼娜现象，暖相位称为厄尔尼诺现象。
以下是 9 月下旬海洋异常分析。它显示 ENSO 中部和东部区域（标记区域）的海面温度低于正常水平。这些冷异常呈“波状”形态，这是因为强劲的东风信风将水推向西方，在海洋表面形成涡流。
下方为 NMME 的分析/预测图像，显示了随着暖相位在过去的春季的结束，ENSO 海洋温度的下降。在 2024/2025 年秋季和冬季将出现负异常和并持续降温。预测平均值处于拉尼娜的阈值范围内，但显示强度为较弱至中等。
上图显示，即使在早春，海洋异常仍高于正常水平，但随后迅速降温。
拉尼娜现象通常在北太平洋上空形成高压系统，这会促进阿拉斯加和加拿大西部上空形成低压区，并使急流下移在两个压力系统之间移动。
下图显示了急流向美国北部的移动，它显示了拉尼娜冬季急流的平均位置，以及由此产生的美国和加拿大形成的天气模式。
偏移的急流将来自极地地区的寒冷空气和冬季风暴带入美国北部和西北部，而南部各州则以更温暖、更干燥的冬季天气为主。
美国北部地区更容易受到较冷的空气的影响，从而当有水汽供应时，增加降雪的可能性。下图显示了弱拉尼娜现象年的平均降雪模式，预计今年冬季也会如此。
除了美国西北部和中西部地区，美国东北部和加拿大东部也存在较高的降雪潜力。该图像反映了典型的弱拉尼娜现象，但每年都会有其独特的变化。
从这些数据可以看到，在即将到来的寒冷季节看到这些异常现象的影响，而且与模型预测的结果相反。
此外，除了拉尼娜，大气中还存在另一种异常现象，与拉尼娜现象共同作用，使得 2024/2025 年冬季的预期图景与模型所示有显著不同。
大气风变化
与海洋类似，一个区域在正相位和负相位之间交替。但这里涉及的不是温度，而是风，或者更确切地说是风向。这被称为准两年振荡（Quasi-Biennial Oscillation，简称 QBO）。
QBO 是一种位于赤道上方平流层的高空风向的规律变化，即东风和西风（纬向风）交替出现。平流层中的强风带在赤道上空环绕地球“呈带状”运行。大约每 17 个月，这些风会完全改变方向。
下图显示了过去 3 年的平流层风数据，可以看到每个风相位随时间下降的情况。2021/22 年为负相位/东风，2022/23 年为西风相。随后去年冬季，出现了另一个负 QBO 相位。红色箭头指示最新/当前西风相位在平流层中的下降。
来自 NASA 的无线电探空仪分析也显示了热带上空的风向。它显示了在平流层 15-100mb 水平的西风，证实了 QBO 西风相位处于活跃状态。
QBO 与大气运动密切相关，并有助于整体热带强迫，包括拉尼娜现象。也可以说，它也在海洋和极地涡旋之间的“沟通”中发挥作用，随后将在下文中进一步讨论这一点。
因此，单一 QBO 相位并不意味着固定的天气状况，因为在拉尼娜现象或厄尔尼诺现象期间，QBO 西半球的响应可能不同。因此，必须将全球天气系统作为一个整体来考量。
以下是拉尼娜年份中 QBO 由东风向西风转换的冬季气压模式分析，正如今年一样。可以看到阻塞的模式较为明显，格陵兰岛上方为高压区，而北美和欧洲为低压区。
在这组数据中，可以注意到许多“较老”的冬季，这往往对下图的温度分析有影响。总体而言，美国、加拿大和欧洲呈现出较冷的异常效应。然而，许多这些冬季发生在数十年前，较之与现代气候标准相比，它们默认温度偏冷。
尽管如此，这些异常展示了这种组合对冬季模式的意义，并且它们清楚地表明了冬季气温可能处于正常或低于正常水平，与模型预测相反。
极地涡旋
理解极地涡旋的最好方法是将其可视化。简单来说，极地涡旋是一个描述北半球（和南半球）冬季大规模环流的名称。
下图为极地涡旋的三维图像，有助于更好地了解它的结构。为了更好的视觉呈现，垂直轴被大幅增强。它显示了极地涡旋的实际结构以及它如何向下连接至较低层和各气压系统。
极地涡旋延伸至大气层的多个层面。最低层为对流层，所有天气现象都发生在此处。但在其上方为平流层，这是一个更深且更干燥的层，也是臭氧层的所在地。
监测极地涡旋的状态，因为它可能对日常天气产生深远影响。主要将极地涡旋分为两种不同的模式：
强/稳定的极地涡旋通常意味着强极地环流和急流。这会将较冷的空气限制在北极圈内，为美国大部分地区带来较温和的气候。
相比之下，弱/扰动的极地涡旋则会形成较弱的急流模式。因此，它难控制冷空气，使其能够从极地地区逃逸到中纬度地区（图片来自 NOAA）。
因此，如果居住在美国中部或东部，希望冬季迎来寒冷多雪，那么极地涡旋较弱时，概率最高。在自然界中，这意味着急流严重扰动，并从极地释放冷空气。
历史数据显示，拉尼娜冬季有 60-75% 的概率产生平流层增温事件（SSW，即极地涡旋的彻底崩解事件）。拉尼娜在过去和近些年的冬季均出现此类事件。下方图像显示了按月份和 ENSO 现象划分的典型 SSW 事件发生频率。
如此所见，相较于厄尔尼诺现象而言，拉尼娜现象相位的确更有可能引发极地涡旋崩解事件，且通常发生在冬季后期。总体上，这意味着拉尼娜现象不利于形成强极地涡旋，至少在平均水平上是如此。
极地涡旋与冬季
目前，极地涡旋处于正常强度。但过去几周，其强度较弱，甚至创下了该时段的历史低值。这种现象较为罕见，但可以到 1981/1982 年发生在 10 月类似的事件。
以下为 NASA 对当前 2024/2025 冬季的平流层风分析/预报。请忽略蓝线，因为它显示的是上一季的数据。但可以看到紫线在红色标记区域内以创纪录的低值运行。
另一个极地涡旋秋季低值出现在 1981 年 10 月。下图为 NASA 对该季的分析，图中可见 10 月份同样模式，有半个月的时间气温处于历史低值。12 月初，平流层风因突然平流层增温事件（SSW）而发生逆转，这为当季冬季气候定下了基调。
下图为 1981/1982 年冬季的气压异常模式。可以看到极地区域上方存在高压异常，与前文所示的其他海洋和大气模式相似。
低压区强烈，覆盖了加拿大和美国，并一直延伸到大西洋。此配置有利于美国北部和东部地区的冬季天气。
查看同一时期的地表温度分析也符合预期：加拿大大部分地区出现冷空气异常，并扩展到美国北部和东部。
这可能是一个较为典型的冬季模式，尤其是美国东部，而极地涡旋及其动态对此起到重要作用。
当然，没有人能保证将到来的 2024/2025 冬季一定寒冷，或是呈现相同的模式。但回顾过去的异常情况和反常发展趋势时发现，它通常会延续到后续的冬季，这提醒我们微小的变化可能会产生深远的影响。
因此，不断监测最新的全球天气模式及其发展。尝试寻找过往天气模式的迹象和关联，或许能由此一窥未来。
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