我們會(huì)迎來(lái)一個(gè)最冷的冬天嗎？

2024年下半年的第一場(chǎng)雪，來(lái)的似乎比以往更早一些。早在9月初，新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江等北方多地就迎來(lái)了降雪，比往年早了一個(gè)多月。初雪提前的現(xiàn)象還發(fā)生在北京，在過(guò)去不久的國(guó)慶節(jié)期間，北京的山區(qū)竟也飄起了小雪花。預(yù)計(jì)本周，全國(guó)大部地區(qū)還將迎來(lái)兩股強(qiáng)冷空氣，氣溫將遭遇“斷崖式”下降。

9月中旬，新疆禾木迎來(lái)降雪

（圖片來(lái)源：新疆廣播電視臺(tái)）

10月2日，北京門(mén)頭溝區(qū)百花山殘余積雪

（圖片來(lái)源：魏科攝）初雪來(lái)得早，這是否預(yù)示著一個(gè)寒冷的冬天？即將到來(lái)的冬天，會(huì)比以往更冷、來(lái)得更早嗎？

Part.1 冬天為什么這么冷？冷空氣從哪來(lái)？

我們不妨先從冬季變冷的機(jī)制說(shuō)起。中國(guó)整體位于中緯度，大部分地區(qū)四季分明，由夏季到冬季的冷熱轉(zhuǎn)換是由于太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)造成的風(fēng)帶和氣壓帶的季節(jié)移動(dòng)。在冬季，西北風(fēng)將西伯利亞的強(qiáng)冷空氣帶進(jìn)并橫掃中國(guó)，造成大幅度降溫和大風(fēng)天氣。與大多數(shù)人所想的不同，冷空氣真正的“老窩”并非西伯利亞，而是在北極。在北半球冬季，由于接收到的太陽(yáng)輻射較少，北極近地面形成冷性高壓，高空則對(duì)應(yīng)低壓，在地轉(zhuǎn)偏向力和山地地形的作用下形成極地渦旋，這就是冷空氣的倉(cāng)庫(kù)。在渦旋變?nèi)鯐r(shí)，來(lái)自低緯度的氣團(tuán)就會(huì)擠壓北部冷空氣使其向南移動(dòng)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，歐亞大陸95%的冷空氣都要經(jīng)過(guò)西伯利亞中部（70°-90°E，43°-65°N)地區(qū)，并在那里積累加強(qiáng)，我們稱其為“寒潮關(guān)鍵區(qū)”。經(jīng)過(guò)寒潮關(guān)鍵區(qū)后，冷空氣通常以三條典型路徑從中路、東路或者西路進(jìn)入我國(guó)。在一次又一次冷空氣的影響下，我國(guó)各地氣溫顯著降低，逐步進(jìn)入秋冬季節(jié)。每次降溫過(guò)程又常伴隨著降雨，所以會(huì)有“一場(chǎng)秋雨一陣寒”的說(shuō)法。

（圖片來(lái)源：中國(guó)氣象局氣象宣傳與科普中心）時(shí)間上，冷空氣一般會(huì)在9月開(kāi)始“發(fā)力”。從冷空氣的路徑可以看到，我國(guó)的西北地區(qū)最早迎接冷空氣的到來(lái)，因此9月降雪并不罕見(jiàn)，只不過(guò)今年的降雪比往常稍早了一些。而對(duì)于河北、內(nèi)蒙古和東北地區(qū)，9月飄雪雖不常見(jiàn)，但是也屬于正?，F(xiàn)象，當(dāng)冷空氣勢(shì)力較強(qiáng)，大氣0℃層接近地面，就可能產(chǎn)生降雪。

Part.2 初雪來(lái)得早，今年冬天會(huì)更冷嗎？

我們常說(shuō)某一年的冬天是暖冬或者是冷冬，依據(jù)往往只是個(gè)人的體感或者是個(gè)別幾天的異常天氣。事實(shí)上，我國(guó)對(duì)于“冷冬”和“暖冬”有明確的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（《GB/T 21983-2020 暖冬等級(jí)》和《GB/T 33675-2017 冷冬等級(jí)》），主要通過(guò)全國(guó)冬季三個(gè)月的平均氣溫來(lái)定義，根據(jù)該年冬季平均氣溫與多年冬季平均為溫度差值（距平值）與標(biāo)準(zhǔn)差 （描述序列偏離其平均狀況的統(tǒng)計(jì)量）來(lái)判斷。在空間上分為單站和全國(guó)兩大范圍，全國(guó)暖冬取決于單站暖冬的占比。

判定冷/暖冬的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

（圖片來(lái)源：中國(guó)氣象報(bào)社）

至于即將到來(lái)的冬天是否會(huì)更冷，這屬于短期的氣候預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)難度非常大，不是憑借初雪的早晚就能夠給出結(jié)論的。冬天是“暖冬”還是“冷冬”受到厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）、北極濤動(dòng)（AO）等多種要素的影響，其中最受關(guān)注的要屬具有最強(qiáng)年際影響的ENSO現(xiàn)象。ENSO是指熱帶太平洋區(qū)域的周期性氣候波動(dòng)現(xiàn)象，分為厄爾尼諾和拉尼娜兩種類型。厄爾尼諾是指赤道太平洋中、東部海水表面溫度異常升高的現(xiàn)象，通常持續(xù)數(shù)個(gè)月到一年左右。它對(duì)全球氣候和天氣模式有顯著影響，尤其在太平洋周邊地區(qū)。在厄爾尼諾時(shí)期，太平洋中部和東部的海水溫度異常升高，通常會(huì)導(dǎo)致全球氣候變暖。對(duì)于中國(guó)而言，厄爾尼諾一般會(huì)使冬天偏向更暖，特別是在南方地區(qū)引發(fā)氣溫上升、降水減少。拉尼娜現(xiàn)象的主要特征是赤道太平洋中、東部海水表面溫度異常降低，往往會(huì)帶來(lái)全球氣候變冷。拉尼娜通常使中國(guó)冬天偏冷，尤其是在北方地區(qū)，可能出現(xiàn)更低的氣溫和更多的降雪。因此，預(yù)報(bào)ENSO的發(fā)展演變對(duì)于預(yù)測(cè)中國(guó)冬季氣溫十分重要。面對(duì)氣候異?，F(xiàn)象，我們可以通過(guò)密切觀測(cè)海溫變化，利用統(tǒng)計(jì)模型、氣候模式和人工智能等各種算法對(duì)ENSO進(jìn)行預(yù)報(bào)。根據(jù)美國(guó)哥倫比亞大學(xué)國(guó)際氣候研究所（IRI）10月發(fā)布的最新報(bào)告，預(yù)計(jì)2024年10月有60%的可能出現(xiàn)拉尼娜現(xiàn)象，并將持續(xù)到2025年春季結(jié)束。因此今年冬天相較于往年可能會(huì)更傾向于出現(xiàn)“冷冬”。

拉尼娜現(xiàn)象和厄爾尼諾現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和影響

（圖片來(lái)源：NOAA）

Part.4 為什么全球變暖，冬天還比以前更冷？

這又帶來(lái)一個(gè)大家關(guān)注的新問(wèn)題：不是全球變暖嗎，怎么還會(huì)有“冷冬”發(fā)生呢？其實(shí)，“全球變暖”是一種長(zhǎng)時(shí)間的氣候概念，而“冷冬”和“暖冬”描述的氣候狀態(tài)時(shí)間尺度更小。前者是一種長(zhǎng)期的、平均水平上的變化，指的是全球平均溫度的變暖；而后者是在年與年間的變化。前文提到“冷冬”和“暖冬”在空間上有多個(gè)尺度，這種定義不像大家想象的那樣，用一個(gè)詞輕易地定義整個(gè)中國(guó)的冷暖狀況。在整個(gè)中國(guó)區(qū)域內(nèi)，不同地區(qū)在同一個(gè)冬天的冷暖狀況往往是不同的，比如2022-2023年冬天就呈現(xiàn)北方較冷南方較暖的不均勻狀況；從時(shí)間上來(lái)看，即使是同一個(gè)冬天，前冬和后冬也可能由于天氣系統(tǒng)和大氣環(huán)流的變化呈現(xiàn)不同的冷暖狀況，對(duì)于多個(gè)時(shí)間和空間尺度的天氣平均冷暖狀態(tài)進(jìn)行描述，我們的結(jié)論于科學(xué)于社會(huì)才是有意義的。因此，“全球變暖”與“冷冬”、“暖冬”屬于不同時(shí)間尺度的氣候概念，兩者并不沖突。除了“冷冬”以外，大家可能還常常聽(tīng)到“百年一遇的寒潮”這樣的描述。這種極端冷事件與全球變暖也不沖突，因?yàn)樗皇菐滋靸?nèi)的天氣冷暖狀況的波動(dòng)，時(shí)間尺度更短。那么，全球變暖和極端冷事件是否存在某種關(guān)系呢？回答這個(gè)問(wèn)題，我們還是要強(qiáng)調(diào)“不均勻”的概念。盡管證據(jù)表明隨著全球變暖，極端冷事件的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間顯著減少，但是不同強(qiáng)度的極端冷事件的發(fā)生頻率變化不同。在北半球，弱冷事件的頻率、持續(xù)時(shí)間顯著減少，但是強(qiáng)冷事件的變化并不明顯，甚至在西伯利亞和加拿大還顯示出增加趨勢(shì)，因此在全球變暖的同時(shí)，出現(xiàn)極端冷事件并不奇怪。

1959年至2020年期間，極端冷事件頻率(a)、持續(xù)時(shí)間(b)、最大強(qiáng)度(c)、投影面積(d)、平均強(qiáng)度(e)、平均面積(f)、總量級(jí)(g)和總面積 (h)的變化。（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

那么中國(guó)的極端冷事件將如何變化呢？研究表明，中國(guó)百年來(lái)的極端冷事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間都在下降，但是在不同地區(qū)，“冷事件”常常發(fā)生，比如2023年北方的極端冷事件可稱為1959年以來(lái)之“最”，華北、黃淮、東北地區(qū)和內(nèi)蒙古的區(qū)域平均氣溫為1961年以來(lái)歷史同期最低。12月中旬，全國(guó)78個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站的最低氣溫跌破12月歷史極值，北京經(jīng)歷了繼1951年以來(lái)最長(zhǎng)的連續(xù)低溫。天氣現(xiàn)象在我們的生活中，與社會(huì)和個(gè)人都息息相關(guān)。對(duì)于國(guó)家和政府而言，預(yù)測(cè)“暖冬”“冷冬”現(xiàn)象可以對(duì)天氣現(xiàn)象有宏觀和全局的把握，從而出臺(tái)便民利民的氣候政策。對(duì)于我們個(gè)人來(lái)說(shuō)，相比整體冷暖冬，家門(mén)口的天氣波動(dòng)和預(yù)警信息更重要，2024年的冬天是否將迎來(lái)“冷冬”，受到許多復(fù)雜因素的影響，但在已有的預(yù)報(bào)信息提示我們可能到來(lái)的寒冷冬天時(shí)，希望大家多關(guān)注預(yù)警信息，都穿暖衣蓋夠被，不要感冒啦！

參考文獻(xiàn):

[1] He, Y., Wang, X., Zhang, B. et al. Contrast responses of strong and weak winter extreme cold events in the Northern Hemisphere to global warming. Clim Dyn 61, 4533–4550 (2023). https://doi.org/10.1007/s00382-023-06822-7

[2] 王冰杰,孫穎,胡婷,等.基于再分析資料的近百年中國(guó)極端冷事件的變化[J].氣候變化研究進(jìn)展,2023,19(04):403-417.

來(lái)源：科學(xué)大院