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东西半球冰火两重天!极端冷暖事件频发或成新常态?

来源: 国家气候中心      时间: 2021-02-25 08:30

连日来美国暴雪低温已导致数十人死亡,与此同时,我国却在经历气温“过山车”。今年以来,北半球冷暖事件频发多发现象加剧,我国和欧美地区冷事件与暖事件此起彼伏,什么原因造成了东西半球呈现“冰火两重天”的气候格局?应如何防范极端冷暖事件不利影响?国家气候中心对此进行了解析。

东西半球“冰火两重天”今年极端冷事件和极端暖事件有点多!

今年以来,东西半球屡屡呈现“冰火两重天”的格局,严寒、暴雪与温暖如春在同一个时间、同一个区域穿插与轮回。

(a)全球平均气温距平分布(2021年1月1-10日)

(b)全球平均气温距平分布(2021年2月10-19日)

今年以来中国与北美地区气温形成明显反差(图中红圈所示)

先来看北美地区——

1月以来,北美大部地区天气先暖后冷,2月13日以来出现极寒天气。

1月上旬,北美大部分地区明显偏暖,部分地区平均气温较常年同期偏高超过10℃。

但2月13-17日,冬季风暴“乌里”袭击了北美大部地区,致使加拿大南部、美国大部、墨西哥北部遭遇强寒流、极端暴风雪过程,冬季风暴降雪叠加前期积雪,使得美国有75%的土地被白雪覆盖;美国中部地区平均最低气温较常年同期偏低8~16℃,德克萨斯州地区气温下降至-2℃~-22℃,2月16日,俄克拉荷马城(-26℃)出现该市自1899年以来的最低气温,达拉斯(-19℃)成为1930年有记录以来第二冷的城市,休斯敦(-11℃)、圣安东尼奥(-11℃)、小石城(-18℃)均出现1989年以来最冷气温,阿肯色州的费耶特维尔(-29℃)和内布拉斯加州的黑斯廷斯(-34℃)分别创下当地历史最低温度。

气象卫星美国积雪监测专题图(2021年2月19日3:45,北京时)

美国日最低气温(左)及距平分布图(2021年2月16日,图片来自NCEP)

受“乌里”影响,美国超过550万家庭断电停电,其中德克萨斯州灾情最为严重,有430.7万(占78.3%)户家庭断电。

极寒天气除导致电网瘫痪,还严重影响炼油、半导体、畜牧业等多个产业。在加拿大安大略省,部分公交车取消,学校关闭。冬季暴风雨使墨西哥北部的电网紧张,导致墨西哥470万户家庭和企业停电。

再来看欧洲地区——

几乎与此同时,2月8日前后在西欧地区掀起大寒潮,并逐步影响中欧、东欧,并直下南欧和地中海区域;

2月13日莫斯科城区积雪厚度超过60厘米,打破了1956年积雪厚度60厘米的纪录;

2月15日希腊北部地区科扎尼气温低至-19.9℃,一改往日“温暖如春”地中海气候。

在中国——

今年以来,我国平均气温-2.4℃,较常年同期偏高1.4℃,为1961年以来历史同期第7高。其中,12个省(区、市)气温为历史同期前三高,安徽和江苏平均气温为历史同期最高,河南、湖北、湖南、江西、浙江、宁夏和陕西为次高,山东、山西及上海为第3高。

虽然今年以来我国气候总体偏暖,但气温冷暖起伏显著,前期偏冷而后期显著偏暖,极端冷事件和极端暖事件频繁发生——

1月6-8日,我国中东部大部地区遭遇强冷空气寒潮袭击,过程降温幅度大、影响范围广、低温极端性强、大风持续时间长,北京、河北、山东、山西等省(市)50余个国家级气象观测站的最低气温达到或突破建站以来最低纪录,北京大部地区最低气温在-24~-18℃,南郊观象台最低气温达-19.6℃,为1951年以来第3低。

2月19-21日,我国中东部大部地区气温回暖迅速,华北南部及其以南大部地区日最高气温普遍超过20℃,河北和河南部分地区达29~30℃,全国超过25%的市县(621个)日最高气温突破2月历史极值,主要出现在华北、黄淮、江淮、江汉和西北地区东部。

2021年1月上旬至2月中旬全国平均气温距平逐旬变化图

2021年1月上旬全国平均气温距平分布

2021年2月19-21日全国极端最高气温分布

全球变暖——极端冷暖事件频发的主因!

导致今年以来我国和北美地区气温波动起伏大、并出现显著的冷暖反差的直接原因是近期大气环流形势异常,但根本原因是全球变暖加剧了气候系统的不稳定性。

受全球变暖影响,北极地区变暖的速度是全球其他地区的两倍,导致大量冰川融化,海冰消融,北极海冰去年秋季达到历史第二少,2月中旬我国北极“黄河”站(11°56′E、78°55′N)的监测气温在-4℃至-10℃,处于显著偏暖状态,北极海冰减少和气温升高,会导致极涡变得不稳定,进而发生分裂和移位,使得极涡中心易于偏向东半球或西半球。

今年1月上旬,极涡中心偏向亚洲东部至北太平洋上空,造成我国的极寒天气,2月中旬极涡中心偏向北美,引导极区冷空气向南侵袭,同时来自东太平洋热带洋面和墨西哥湾暖湿水汽输送稳定维持,形成强烈的水汽辐合,导致北美极寒、暴风雪天气。

北极上空极地冷涡概念图

北半球500百帕高度场

极涡:对流层中上层北半球极区附近环绕极区的气旋式涡旋。其中心通常会偏离极心,并且常呈不对称结构。如果极涡集中在极地地区不向南移动,中纬度地区不容易受来自极地的冷空气侵袭。但如果极涡分裂成几个,分裂中心南移,就容易把来自北极和西伯利亚地区的冷空气带到中纬度地区,造成这些地区受到冷空气(寒潮)影响。

极端冷暖事件新常态下更需关注——全球变暖对经济社会发展的不利影响

在全球变暖背景下,近年来全球极端冷事件时有发生——

2014年美国纽约出现118年来最低温,2016年美国强冬季风暴“乔纳斯”、2016年韩国南部极端寒流,2018年1月美国东海岸爆发性气旋影响打破近百年来最低纪录、同年3月极端初寒流横扫欧洲,2019年2月哈萨克斯坦最低气温跌破-40℃。

我国冬季极端冷事件也时有发生——

2008年百年一遇低温雨雪冰冻天气;2016年1月下旬的极寒天气,过程降温超过6℃的面积达到786万平方公里,67县市日最低气温突破历史极值。2021年1月7日,受寒潮天气影响,用电需求快速增长,国家电网经营区最高负荷达到9.60亿千瓦,日发受电量达到201.91亿千瓦时,均创历史新高。大范围极端冷事件,给交通、农业、能源等带来巨大挑战。

全球变暖导致了气候更加不稳定,极端冷暖事件频繁发生且强度增大或已成为新常态,特别是大范围极端天气事件给生活、生产带来了严重影响,更需重视并加强防范和应对,高度重视极端气候事件的影响。


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