進(jìn)入冬季以來(lái)，強(qiáng)冷空氣不斷在西伯利亞中部地區(qū)堆積，并在適宜的高空大氣環(huán)流作用下大規(guī)模南侵影響我國(guó)。其中，11月26日至12月1日席卷我國(guó)大部的寒潮強(qiáng)度為歷史同期第五。

冷高壓、極渦、東北冷渦、副熱帶高壓、歐亞大陸阻塞高壓在寒潮中扮演什么角色？在全球變暖大背景下，寒潮會(huì)減少嗎？強(qiáng)度會(huì)減弱嗎？全球變暖可能中和寒潮的能量嗎？

專家顧問(wèn)：

國(guó)家氣候中心正研級(jí)高工、中國(guó)氣象局氣象服務(wù)首席專家 葉殿秀

國(guó)家氣候中心氣候服務(wù)首席專家 周兵

中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員 陳濤

南京信息工程大學(xué)教授 智協(xié)飛

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所副研究員 姚遙

寒潮因何而生——多系統(tǒng)的“角逐”

冷空氣中的“王者”

我國(guó)屬于典型的季風(fēng)氣候區(qū)，從氣候平均看，冬半年，我國(guó)受強(qiáng)大的西伯利亞高壓控制，干冷偏北季風(fēng)從大陸中高緯度吹向低緯度地區(qū)，在適當(dāng)?shù)拇髿猸h(huán)流配合下，強(qiáng)冷空氣向南入侵影響我國(guó)大部地區(qū)，帶來(lái)劇烈降溫、大風(fēng)以及雨雪冰凍、持續(xù)低溫等災(zāi)害性天氣，從而形成寒潮天氣過(guò)程。

影響寒潮天氣過(guò)程的關(guān)鍵要素之一是冷空氣堆的強(qiáng)度，但每一次寒潮天氣過(guò)程中冷空氣的來(lái)源、強(qiáng)度和路徑都有所差異。

總體來(lái)說(shuō)，影響我國(guó)的寒潮冷空氣一般在西伯利亞至蒙古高原一帶積聚加強(qiáng)，從而形成西伯利亞冷高壓或者蒙古高原冷高壓，在適當(dāng)?shù)奶鞖庀到y(tǒng)配合下，冷高壓系統(tǒng)向低緯度地區(qū)移動(dòng)，伴隨冷空氣自北向南、自西向東影響我國(guó)。其中，強(qiáng)寒潮能夠影響我國(guó)大部地區(qū)直至南海，而中等或弱寒潮天氣則一般止步于南嶺或云貴高原。

寒潮的持續(xù)時(shí)間與天氣形勢(shì)穩(wěn)定性、冷空氣南下速度、是否有補(bǔ)充冷空氣等因素相關(guān)，而寒潮帶來(lái)的降溫幅度則與冷空氣自身強(qiáng)度、平流降溫、輻射降溫、云量以及地形、下墊面等復(fù)雜因素相關(guān)。

寒潮中的那些重要“推手”

極渦是北半球冬季極區(qū)對(duì)流層中上層氣旋式渦旋，是大規(guī)模極地極寒冷空氣的象征。當(dāng)極渦中心偏向亞洲中高緯度時(shí)，極地鋒區(qū)南壓，會(huì)造成亞洲地區(qū)冷空氣勢(shì)力活躍、天氣波動(dòng)振幅增大，從而有利于寒潮天氣的發(fā)生發(fā)展。因此，極渦活動(dòng)狀況可視為寒潮前的“信號(hào)槍”。

西伯利亞冷高壓或蒙古高原冷高壓是地面上的大型反氣旋環(huán)流，是亞洲地面冷空氣堆的標(biāo)志性天氣系統(tǒng)，其強(qiáng)度可作為冷空氣強(qiáng)度“指標(biāo)”，其中心移動(dòng)路徑則代表了冷空氣的移動(dòng)路徑，是寒潮天氣過(guò)程中最關(guān)鍵的地面天氣系統(tǒng)。冷高壓前緣通常有地面冷鋒，并伴有劇烈的降溫、升壓、大風(fēng)等天氣現(xiàn)象。寒潮冷高壓、寒潮冷鋒可視為寒潮天氣過(guò)程的“運(yùn)動(dòng)員”。

在適當(dāng)?shù)奶鞖庀到y(tǒng)配合下，寒潮冷高壓前方將配合地面氣旋等天氣系統(tǒng)發(fā)展，地面氣旋將進(jìn)一步增大氣壓梯度，有利于更強(qiáng)的大風(fēng)天氣產(chǎn)生，甚至卷起地面沙塵形成沙塵暴；氣旋前部通常也有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，在水汽條件配合下，有利于形成大范圍的雨雪天氣。

在寒潮天氣過(guò)程中，夏季控制我國(guó)主要雨帶的副熱帶高壓系統(tǒng)相對(duì)次要，但在適當(dāng)?shù)奶鞖庀到y(tǒng)配合下，副高邊緣的暖濕氣流北上，增強(qiáng)了亞洲大陸地區(qū)的水汽輸送，有利于形成較強(qiáng)的暴雪、冰凍天氣。此外，南支槽、高原槽等西風(fēng)帶系統(tǒng)也有利于水汽輸送或者大尺度抬升，從而形成大范圍雨雪天氣。

西風(fēng)帶波動(dòng)下的引導(dǎo)力量

實(shí)際上，寒潮暴發(fā)的關(guān)鍵機(jī)制均與西風(fēng)帶大型天氣系統(tǒng)波動(dòng)相關(guān)。

冷空氣的堆積條件要求西伯利亞或蒙古高原冷高壓持續(xù)加強(qiáng)，通常要求在極渦偏心背景下，在異常穩(wěn)定的西風(fēng)帶大型長(zhǎng)波槽（脊），如烏拉爾山阻塞高壓、亞洲中高緯切斷冷渦系統(tǒng)等高空形勢(shì)主導(dǎo)下，極地冷空氣源源不斷在寒潮關(guān)鍵區(qū)堆積，冷空氣持續(xù)加強(qiáng)。

隨著天氣系統(tǒng)發(fā)展演變，當(dāng)阻塞高壓形勢(shì)逐漸“崩潰”，或者冷渦橫槽自北向南迅速轉(zhuǎn)向完成東亞大槽重建過(guò)程中，引導(dǎo)地面冷高壓南下，從而形成寒潮天氣。因此，高空西風(fēng)帶長(zhǎng)波槽脊演變對(duì)冷空氣向低緯度地區(qū)傾瀉以及發(fā)展加強(qiáng)起到關(guān)鍵的引導(dǎo)作用。

此外，如氣旋、南支槽、準(zhǔn)靜止鋒等西風(fēng)帶系統(tǒng)均與大范圍雨雪天氣密切相關(guān)，也是寒潮的關(guān)鍵天氣系統(tǒng)。

寒潮新特征——時(shí)空差異大 呈增強(qiáng)趨勢(shì)

不同地域環(huán)境下特點(diǎn)不同

寒潮是我國(guó)冬半年最具殺傷力的天氣系統(tǒng)之一，往往帶來(lái)劇烈降溫、大風(fēng)、雨雪、冰凍等災(zāi)害，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、電力運(yùn)行等造成損失。

11月，正是寒潮發(fā)生次數(shù)最多的月份。據(jù)中央氣象臺(tái)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)寒潮多發(fā)生在秋末、冬季和初春時(shí)節(jié)，近30年（1991年至2020年），我國(guó)平均每年發(fā)生寒潮5.4次，1991年以來(lái)，寒潮出現(xiàn)次數(shù)最多（11次）的是2021年，出現(xiàn)次數(shù)最少（2次）的是2017年。

我國(guó)最受寒潮“青睞”的地方在哪兒？國(guó)家氣候中心正研級(jí)高工、中國(guó)氣象局氣象服務(wù)首席專家葉殿秀指出，我國(guó)寒潮發(fā)生頻次整體上呈北多南少特征，最受寒潮“青睞”的地區(qū)包括東北地區(qū)、華北地區(qū)西部和北部、西北地區(qū)北部和中部、西藏大部、內(nèi)蒙古等地，平均每年發(fā)生4次以上寒潮。其中，東北地區(qū)東部和北部、內(nèi)蒙古大部、新疆北部部分地區(qū)一般有10次至15次，部分地區(qū)達(dá)15次以上。

寒潮在不同的地域環(huán)境下具有不同的特點(diǎn)，有的區(qū)域表現(xiàn)為大風(fēng)少雪的沙塵暴天氣，有的區(qū)域則為大風(fēng)、風(fēng)吹雪和低溫天氣，也有風(fēng)雪交加和寒風(fēng)苦雨等不同“情景模式”?？偠灾?，同一過(guò)程不同區(qū)域“表現(xiàn)”不同，同一區(qū)域不同的過(guò)程也不盡相同。

“速凍”，是寒潮來(lái)襲時(shí)最喜歡切換的模式之一，那么其“能力”究竟有多強(qiáng)？監(jiān)測(cè)表明，我國(guó)大部地區(qū)，平均每次寒潮降溫幅度都在10℃以上；東北大部、江淮、江漢東部、江南、華南大部以及內(nèi)蒙古大部、新疆北部平均降溫幅度達(dá)12℃至14℃，兩廣部分地區(qū)超過(guò)14℃。

當(dāng)然，不同地區(qū)降幅差異很大，東北、華北大部、西北大部、黃淮大部、江淮大部、江南南部及內(nèi)蒙古、西藏大部等地寒潮最大降溫幅度在20℃以上。其中，東北大部和內(nèi)蒙古大部、新疆北部、西藏西北部、青海西南部等地最大降溫幅度可達(dá)25℃至30℃，部分地區(qū)超過(guò)30℃；四川盆地及云南大部、海南等地寒潮最大降溫幅度在15℃以下，全國(guó)其他地區(qū)一般在15℃至20℃之間。

氣候變暖背景下寒潮有何新特點(diǎn)

自2022年入冬以來(lái)，我國(guó)已經(jīng)迎來(lái)兩輪寒潮天氣，多地局地最低氣溫創(chuàng)同期極值。不少人感到疑惑，氣候變暖背景下，寒潮是變多還是變少了？寒潮為何如此猛烈？

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所高級(jí)工程師趙亮在接受媒體采訪時(shí)表示，從頻率的統(tǒng)計(jì)上看，近20年來(lái)，我國(guó)冬季寒潮天數(shù)整體上呈下降趨勢(shì)，但時(shí)空差異很大——空間上，寒潮天數(shù)減少主要發(fā)生在南方，但北方尤其東北地區(qū)寒潮日數(shù)并未減少；時(shí)間上，冬季前半段強(qiáng)寒潮的頻次較多，寒潮減少主要集中在冬季后半段。

盡管近年來(lái)我國(guó)極端冷事件次數(shù)總體減少，但在全球氣候變暖背景下，極端天氣氣候事件（高溫?zé)崂?、?qiáng)寒潮、極端強(qiáng)降水、極端干旱等）頻率增加、強(qiáng)度增強(qiáng)。自2008年以來(lái)，我國(guó)東部冬季最冷期，即每年最強(qiáng)寒潮事件的平均最低氣溫比1980年代和1990年代更低。也就是說(shuō)，強(qiáng)寒潮事件有增強(qiáng)趨勢(shì)。

那么，為什么全球變暖背景下極端冷事件時(shí)有發(fā)生，而且強(qiáng)度往往非常強(qiáng)？南京信息工程大學(xué)智協(xié)飛教授指出，這是因?yàn)槿蜃兣觿×藲夂蛳到y(tǒng)的不穩(wěn)定性，極端低溫事件強(qiáng)度增大。

全球變暖改變了大氣環(huán)流經(jīng)向度等特征，并通過(guò)?！?dú)?、陸—?dú)庀嗷プ饔糜绊懢值氐臍夂?。另外，有研究指出?1世紀(jì)以來(lái)，北極是全球升溫最快的地區(qū)之一，北極增暖的趨勢(shì)是全球平均水平的兩倍，被稱為“北極放大”現(xiàn)象。在增溫趨勢(shì)下，北極極渦強(qiáng)度減弱，極渦內(nèi)的冷空氣分裂南下，導(dǎo)致受其影響地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)寒潮。因此，北極增暖也是極寒天氣發(fā)生的重要原因。

“隨著全球氣候異常的持續(xù)，冬季北半球發(fā)生極寒（寒潮）事件貌似已是‘家常便飯’，但是發(fā)生在哪里，什么時(shí)間發(fā)生，仍有很大的不確定性?！敝袊?guó)科學(xué)院大氣物理研究所副研究員姚遙說(shuō)。

為什么增溫背景下寒潮更猛烈

拉尼娜事件是影響全球氣候的重要因素之一。最新監(jiān)測(cè)表明，10月以來(lái)赤道中東太平洋拉尼娜事件還在持續(xù)，預(yù)計(jì)此次拉尼娜事件將持續(xù)至2022/2023年冬季，這將是21世紀(jì)首次出現(xiàn)“三重”拉尼娜事件。

在公眾的印象中，拉尼娜通常與“冷冬”關(guān)聯(lián)。2008年初，一次中等強(qiáng)度的拉尼娜事件使我國(guó)南方地區(qū)遭遇罕見(jiàn)的低溫雨雪冰凍天氣；2021年11月，在“雙峰”拉尼娜事件的影響下，一次綜合強(qiáng)度位居歷史同期第五的強(qiáng)寒潮事件席卷我國(guó)大部地區(qū)，全國(guó)多地一夜入冬。

但隨著近年來(lái)氣候變暖等多重因素影響，拉尼娜和冷冬的對(duì)應(yīng)關(guān)系越來(lái)越不明顯。國(guó)家氣候中心氣候服務(wù)首席專家周兵表示，“三重”拉尼娜事件并非一年一年不斷疊加，在第三年集中“放大招”。因此，雖然在一定程度上具有累積效應(yīng)，但不代表氣候影響會(huì)加倍呈現(xiàn)，今年出現(xiàn)冷冬的可能性很小。

“應(yīng)該說(shuō)，拉尼娜事件只是影響中國(guó)秋冬季氣候的下墊面強(qiáng)迫因子之一，大可不必‘談拉尼娜色變’。”國(guó)家氣候中心副主任肖潺表示，除了拉尼娜，中國(guó)冬季氣候還受到極渦變化、東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度、北極海冰融化、歐亞積雪變化等多種復(fù)雜因素的影響，同時(shí)大氣系統(tǒng)內(nèi)部自然變率也起到重要的作用。

目前，今冬第二輪寒潮正影響我國(guó)，這與“三重”拉尼娜有關(guān)系嗎？南京信息工程大學(xué)教授智協(xié)飛表示：“拉尼娜對(duì)寒潮的影響有限，近期的頻繁冷空氣是短期天氣過(guò)程作用的結(jié)果?！?/p>

那么，在全球變暖背景下，強(qiáng)寒潮會(huì)變少嗎？智協(xié)飛表示：“強(qiáng)寒潮與全球變暖并不矛盾。在全球氣候變暖背景下，出現(xiàn)強(qiáng)寒潮的概率也在增加?！?/p>

實(shí)際上，全球大氣的能量是守恒的。氣候變暖使某個(gè)地區(qū)持續(xù)異常增溫，周圍某個(gè)地方溫度就會(huì)下降，產(chǎn)生高溫?zé)崂?、干旱、洪澇、臺(tái)風(fēng)、寒潮等極端天氣?！霸跉夂蜃兣觿〉谋尘跋?，氣溫的波動(dòng)將越來(lái)越大，而拉尼娜事件又增加了極端異常氣候事件出現(xiàn)的概率。因此，無(wú)論是冷冬還是暖冬，都需要格外關(guān)注階段性的劇烈降溫和嚴(yán)寒天氣。”周兵說(shuō)，今年南方地區(qū)可能發(fā)生階段性低溫雨雪冰凍天氣，需要防范其對(duì)交通出行、電力保供和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利影響。（作者：吳卉 李悅 劉倩）