极地漩涡在北美的冬季释放出一条会拉紧绷断的天气“橡皮筋”

　　在12月下旬，许多美国人翻箱倒柜寻找防寒装备，因为一阵异常寒冷的北极空气涌向南方，助长了圣诞节前后的旅行噩梦。在密歇根州和中西部的其他地区，沿着冷锋形成的"炸弹气旋"带来了强大的风和暴雪。

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　　在纽约州北部和加拿大的某些地区，湖泊效应的积雪加剧了这场风暴，在五天的时间里，水牛城的积雪超过了50英寸（125厘米）。蔓延的冷锋也在东南部留下了它的印记，那里的冷空气助长了龙卷风，破坏了电力供应，并使供水系统紧张。在2023年1月的头几天，情况发生了巨大的变化。许多相同的地区没有出现反季节的寒冷，而是经历了不寻常的温暖。美国东部地区的气温比正常情况高20-30华氏度，春天般的天气打破了几个州的温度记录。创造新的温度记录的地方包括密苏里州的圣路易斯、北卡罗来纳州的罗利、肯塔基州的帕杜卡、宾夕法尼亚州的波科诺山、乔治亚州的亚特兰大、特拉华州的乔治敦和弗吉尼亚州的杜勒斯。

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　　上面的动画显示了2022年12月和2023年1月头几天的北半球部分地区的地表空气温度，包括北美。它是通过将卫星观测数据与戈达德地球观测系统（GEOS）全球模型的一个版本所计算的温度结合起来制作的，该模型使用数学方程式来表示大气中的物理过程。最深的红色表示表面温度最高的区域；蓝色区域表示表面温度最低的区域。

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　　短暂的脉冲反映了每天白天的升温和夜间的降温，但是北极冷空气在美国大部分地区向南扩散的情况在月底变得很明显，特别是在圣诞节前的一周。水面上的日循环不太明显，因为水更容易保留热量并保持更稳定的温度。许多地区在12月23日的寒流高度和12月30日的暖流之间出现了大约20℃至40℃（36℉至72℉）的温度波动。

2022年12月23日和12月30日的北美大陆表面温度

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　　2023年的第一周也给欧洲带来了破纪录的温暖。据《华盛顿邮报》的"首都天气帮"报道，来自非洲西海岸的一股暖气团打破了欧洲各地数以千计的温度记录。在元旦，至少有七个国家出现了有记录以来最温暖的一月天气。

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　　麻省理工学院的访问科学家、大气和环境研究（AER）的预报员Judah Cohen说："有一条共同的线索连接着所有这些极端温度，"。

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　　Cohen说："在12月，我们看到北极地区平流层极地漩涡的拉长和减弱--冬季在北极上空约10至30英里（16至48公里）之间循环的强西风带。当极地漩涡强大且呈环形时，它将冷空气封锁在北极上空；当它减弱并拉长时，对流层中的喷流也倾向于向南拉长，来自北极的冷空气可以向下溢出到中纬度地区。"

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　　"但是，当极地涡旋'伸展'时，它不会长期保持这种形态，就像一根橡皮筋，它往往会'啪'的一声变回圆形，通常在一周之内，2023年初的弹回是喷流变直的一个关键部分，也是来自赤道地区的较暖空气团使美国东部和欧洲变暖的原因。

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　　还有一个更复杂的问题，Cohen和其他专门研究平流层的大气科学家正以越来越大的兴趣进行研究：这些平流层极地漩涡破坏事件--这些拉伸事件--是否随着时间的推移变得越来越频繁，如果是这样，为什么？

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　　在使用美国宇航局全球建模和同化办公室（GMAO）维护的MERRA-2天气再分析模型分析了几十年的气象数据后，Cohen及其同事认为，自1980年以来，拉伸的极地涡旋事件变得更加常见。在2021年发表在《科学》上的一项研究中，Cohen及其同事将巴伦支海和喀拉海的北极海冰的减少和西伯利亚降雪的增加--这两者都与气候变化有关--与中纬度地区的极地漩涡破坏和寒流的增加联系起来。

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　　"不是所有人都同意我们，这仍然是有争议的学术观点，但我相信，随着北极气候的变暖和变化，我们将看到越来越多的平流层中的这些伸展事件的例子，不久之后，中纬度地区就会出现寒流，"Cohen说。"我们在2022年12月看到的极地漩涡的拉伸绝对符合这种模式。"