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罕见多地频发寒潮提示极端天气风险—起底北半球近期寒潮

来源: 中国气象报社      时间: 2023-01-04 14:50

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专家顾问:中央气象台高级工程师蔡芗宁

国家卫星气象中心高级工程师田林

中国科学院大气物理研究所副研究员姚遥、研究员罗德海

2022年12月底,美国遭遇极寒冰冻天气,当地媒体称其为“史诗级”寒潮。无独有偶,近期日本多地出现历史性强降雪,俄罗斯莫斯科遭遇80多年来最强降雪。此前,欧洲多地遭遇了寒潮大雪,入冬以来我国也经历了几轮强冷空气过程。

近期北半球多地“集中”遭遇寒潮,原因何在?极端天气频发背后,需关注哪些问题?

北半球多地“同步”暴发寒潮

国家卫星气象中心高级工程师田林利用风云气象卫星监测数据分析,2022年12月23日至25日,受北极地区冷空气南下影响,北美、日本等地出现强寒潮天气过程。12月21日至27日风云三号D星微波成像仪积雪覆盖和积雪深度最大合成信息监测显示,加拿大和美国大部地区出现大范围积雪覆盖。经估算,北美地区积雪覆盖面积达1600多万平方公里,其中美国境内积雪覆盖面积约为700万平方公里。美国阿拉斯加东部、加拿大西北部的积雪深度达到40厘米以上;美国本土北部区域积雪深度为5至20厘米,部分区域达30厘米以上。

国家气象信息中心全球表面实况产品分析显示,2022年12月10日至15日,北欧、东欧、南欧等地平均气温下降10℃至15℃,北欧和东欧局地气温降幅达20℃以上。12月17日至22日,北美中部和北部地区平均气温下降10℃至15℃,北美西北部和中部局地气温降幅甚至达20℃以上。

据美国全国广播公司报道,截至当地时间2022年12月27日,美国历史性的冬季风暴已造成65人死亡,纽约州因冬季风暴死亡的人数增至34人,其中处于风暴的最中心的伊利县占32人。

在日本暴雪中,山形县积雪厚度最高达2.3米,据日本总务省消防厅统计,截至当地时间2022年12月26日,大雪已造成17人死亡,93人受伤。

当地时间2022年12月12日,俄罗斯奥伊米亚康气温达到-61℃。17日夜间到18日凌晨,莫斯科积雪厚度达到38厘米。

此前的欧洲多地也遭遇了寒潮大雪;2022年底,我国经历了11月底寒潮、“双十二”强冷空气、“12·16寒潮”,冷空气席卷我国大部地区,多地气温急速下降。

何以短时间内多点集中暴发

中国科学院大气物理研究所(以下简称“大气所”)副研究员姚遥表示,进入2022年11月以来,北半球中纬度地区频繁遭遇极寒天气过程,这种“多点开花”的局面并不常见。尤其是在刚入冬的11月至12月,寒潮如此频发,同时伴随大面积暴风雪、龙卷风等灾害天气过程非常罕见。

中央气象台高级工程师蔡芗宁分析认为,此次北半球寒潮频发,直接原因在于2022年11月27日以来,北极地区为高压所占据,北支锋区位置相应偏南,其上不断有低涡低槽频繁活动,影响北半球中高纬度国家和地区,带来频繁的降温和降水天气。

从微观天气尺度来看,当西伯利亚高压脊强烈发展、东亚大槽明显加深时,极地冷空气受阻塞高压偏北气流引导大举南下,影响亚洲东部,造成剧烈降温;同时,环流经向度加大使得冷空气能够深入南下,影响我国南方地区甚至东南亚各国。此外,在水汽条件较好的如日本部分地区,会出现大范围强降雪天气。受北极高压、北太平洋阻塞高压和北美大槽同时发展的影响,加拿大西部的极寒气团沿落基山东麓南下,致使北美大陆大部出现寒潮和持续低温。冰岛高压脊和欧洲西部槽同时发展,造成欧洲等地出现降温和降水天气。

姚遥认为,近期寒潮频发,极地涡旋正处于“躁动”期。当极地涡旋这一冷空气的“制造工厂”发生变形、分裂时,来自极地的冷空气就会向中高纬度地区四散南下,造成中高纬度地区急速降温,形成寒潮天气。

同时,处于“三重拉尼娜”的气候背景下,纵观北美、欧洲、东亚多地寒潮,其发生都与异常经向环流的建立,即局地阻塞环流高度相关。姚遥说,阿拉斯加阻塞、乌拉尔阻塞、北大西洋阻塞分别在北美、东亚、欧洲地区的寒潮天气中发挥着极为重要的作用。但各地寒潮过程的细节特征也有所区别,这是由于每一次经向环流的位置、强度、周期、冷空气入侵路径,以及极涡结构等因素的不同,造成了各地寒潮天气在强度、范围、持续时间上略有差异。同时,寒潮天气之间还可能存在着相互影响的过程。

大气所研究员罗德海表示,虽然东亚寒潮主要受乌拉尔阻塞控制,但拉尼娜及其类型、北极增暖等因素均会影响乌拉尔阻塞的低压位置,从而影响东亚寒潮暴发的区域。在拉尼娜和北极增温的双重影响下,北极地区被地面高气压控制,中高纬度环流波动振幅增大,西风带变弱,因此阻塞高压极易出现。而在阻塞高压东侧、偏北气流的引导下,来自分裂极涡中的冷空气一泻千里、多股高纬度地区冷空气也一并南下,造成北半球中高纬度地区气温急速下降,形成寒潮天气过程。

当然,如此频繁的寒潮过程往往不是由单一的因素所决定,2022年是罕见的“三重拉尼娜”年,北大西洋海温波动、北极海冰异常偏少、火山喷发、全球变暖等因素会通过多时空协同作用影响环流变化,从而激发寒潮天气过程。

同此凉热,极端天气与每个人相关

“入海变暖”是寒潮最终的结局。寒潮会过去,但全球气候变化带来的极端天气事件却一直在发生,如高温热浪、干旱洪水、风暴沙尘……寒潮也是其中之一。

环球同此凉热,极端天气与每一个人密切相关。关注气候变化趋势、了解气候变化原因,才能采取针对性保护措施。姚遥认为,需要加强和提高短期气候预测能力,尤其是极端天气的预报和预警;完善极端低温天气的社会应对体系和机制,比如能源电力供给和应急响应,交通网络安全预警等,最大限度减少极端低温天气带来的损害;不断提升社会对未来极端天气不确定性和风险的适应性。

罗德海从科学研究的角度指出,极端低温是在一定的气候背景下发生的,因此提升长期气候背景的预测能力刻不容缓,例如提高对厄尔尼诺和拉尼娜事件的预测能力,是迫切需要解决的关键科学问题。


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