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目前，全球气候变暖已经成为人们的共识。另一方面，许多中纬度地区都经历了“超级严寒”的冬季。2021年1月，西班牙全国普降大雪，10余个自治区的400余条公路受到影响，60条公路关闭。几乎同一时间，日本海沿岸多地连降大雪，局部地区积雪厚度达两米多。不久之后，美国南部得克萨斯州部分地区开始遭遇冬季风暴，造成路面结冰、道路被封以及大面积停电。而让得克萨斯州居民被迫“抱团取暖”的幕后推手却在遥远的北极。
过去30年里，北极经历了地球上最大程度的气候变化，包括气温迅速上升、海冰融化、春季积雪减少、秋季积雪增加。北极相对于全球其他地区的迅速变暖被称为北极放大效应。
此前，大多数关于北极放大效应和中纬度地区冬季天气之间联系的理论认为，这一途径要么通过波状急流，要么通过平流层突然变暖，这是对极地涡旋影响最大、最常被研究的内容。这项研究提供了令人信服的证据，证明北极变暖和中纬度地区冬季极端天气之间存在最紧密的联系，至少在美国，可能是源于一种不太为人所知的、较弱的极地涡旋“延伸”。
研究人员分析发现，平流层极地涡旋存在一个相对较弱或中断的状态，呈现出拉伸的外观，而不是更典型的圆形外观。这些变化在卫星时代（1979年后）一直在增加。观测分析和数值模拟实验都表明，北极地区的变化，包括加速变暖、海冰融化和西伯利亚降雪增加，都有利于极地涡旋的延伸和落基山脉以东的北美地区在冬季出现极端天气。
美国马萨诸塞大学洛厄尔分校的科学家表示：“这里探索的动力路径（从北极的地表气候变化到极地平流层，然后再回到美国地表）突出了气候变化可能产生广泛影响。”具体而言，更有阻尼的急流、赤道到极点更大的温度梯度，以及对流层中更少的向上波能，有利于平流层中出现更强的极地涡旋。然而，随着北极变暖，巴伦支—喀拉海海冰的融化使欧亚大陆西北部变暖，加上西伯利亚降雪的增加使欧亚大陆东北部变冷，导致欧亚大陆上空急流的放大更为频繁，进而引发向上大气波能增加。
在随着平流层高度增加而减弱的纬向风等条件下，极地涡旋出现伸展和波反射——在欧亚大陆上空向上，在北美上空向下。向下波能辐射聚合导致阿拉斯加湾上空的急流向北移动，北美上空急流向南移动，以及北美东部地区冬季极端天气（寒冷和降雪）的增加。
但所有的温度异常都是相对于其周期而言的。科学家强调，不应该以中纬度地区冬季极端寒冷天气的增加为借口，推迟采取减少温室气体排放的行动。
（《中国科学报》9.6 唐凤）
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