北极冰冻圈是地球气候系统的一个组成部分，近期在观测记录中发生了前所未有的变化，包括海冰融化和春季积雪覆盖减少。自上世纪九十年代中期以来，该地区表现出了全球变暖的放大信号（又称放大或加速的北极变暖；AAW）。此种现象在秋冬季节尤为明显，据观测，北极地区的变暖速度是全球其他地区的两到四倍。
近期科学界探讨和争论的一个话题是，气候变化最明显的症状之一——AAW——与极端天气事件发生频率的增加是否存在物理联系。人们对这种联系的几种机制进行了假设，近期的研究显示，不同的机制在不同的季节、区域和背景气候状态下起作用。10月3日发表于《通讯-地球与环境》的一项研究，建立在过去对北极变率和极端冬季天气事件统计关联的调查基础上。
该研究首席作者、气候学家Judah Cohen与共同作者、大气科学家Jennifer Francis等人对他们之前研究的方法（https://doi.org/10.1038/s41467-018-02992-9）进行了扩展和延伸。该方法中，利用美国各地气象站的数据建立了北极温暖异常事件与全美各地气象站严冬天气的一个指数(AWSSI)之间的联系。
1950-2023年12月-2月的rAWSSI气候学。（Cohen
et al.《通讯-地球与环境》2024）
该研究中，Cohen等人将对AWSSI的计算调整为基于网格数据集即ERA5再分析的指标，从而可以探索全球各地的关系。他们主要关注北半球(NH)冬季(12月至2月)的陆地区域。基于再分析的指数显示出与使用基于站点的指数在美国各地发现的几乎相同的关系，从而验证了其一致性，以及在欧洲和亚洲发现的类似关系。“一项重要的新发现是，贯穿整个大气柱的深层北极变暖与大陆严冬天气之间的关系要比与浅层（近地表）北极变暖强得多，”作者们写道。
区域性严冬天气对上游北极温度变率最为敏感。（Cohen et al.《通讯-地球与环境》2024）
这项新研究发现，对于美国北部和东部、欧洲北部和东部以及亚洲北部的城市，泛北极位势高度/温度与出现严冬天气的可能性之间存在着稳健的准线性关系。更冷的北极与中纬度地区较不频繁的严冬天气有关，而更暖的北极则与更频繁的严冬天气有关。海洋性气候城市(包括美国西部、西欧和东亚的部分区域)的恶劣天气条件与北极条件的关系较弱。
严冬天气自1950年以来有所减少，但是自1990年以来的亚洲和自2000年以来的北美有所区域性增加。（Cohen et al.《通讯-地球与环境》2024）
Cohen等人指出，他们对rAWSSI变率（每日标准差的五天运行平均值）的时间变化分析表明，自2000年以来，欧洲和北极大部分地区的变率有所降低，而大陆大片地区的变率有所增加，特别是东亚各地和北美中纬度地区。“这一发现说明，在人口众多和农业广泛发展的地区，严冬条件下的不稳定且往往具有破坏性变化（即所谓的天气鞭打）趋势的日益加剧，”他们写道。
尽管随着全球变暖，寒冷纪录被打破的次数减少了，但作者们指出，他们的研究结果表明，在北极迅速变暖的时代，区域性的严冬天气有所增加。随着温室气体浓度的进一步增加，全球变暖的这一后果很可能会持续下去，这在北半球大陆的东部、北部和高海拔地区尤为明显。
Cohen等人补充指出，虽然他们无法在这项研究中解决因果关系问题，但他们的发现和其他近期的建模研究为今后的研究奠定了基础，包括进一步将恶劣天气指数扩展到对未来全球变暖的模型预估。
（文/牛静美）
【参考来源：】
Cohen et al.《北极异常变暖与北半球大陆的严冬天气有关》《通讯-地球与环境》2024（开放获取）
https://doi.org/10.1038/s43247-024-01720-0
https://www.realclimate.org/index.php/archives/2024/10/cold-extremes-do-in-fact-decrease-under-global-warming/
https://www.researchgate.net/publication/384607019_Anomalous_Arctic_warming_linked_with_severe_winter_weather_in_Northern_Hemisphere_continents
