撰文 / 杜堯東 羅曉玲 劉暢（廣東省氣候中心）
本文來自《知識就是力量》雜誌
冷空氣背後的“靠山”——極地漩渦
北極漩渦發生示意圖
在說極寒天氣頻發的原因之前，讓我們先認識一下極地漩渦。地球兩極地區常年接收到的太陽輻射最少，溫度低，空氣寒冷，因此極地是大氣的冷源。北半球極地由於冷空氣大量堆積下沉，在地面形成極地冷性高壓，按照“補償原理”，其上空形成一個深厚的冷性低壓系統，周邊冷空氣源源不斷流入補充，由於地球繞地軸自西向東旋轉，會對運動的大氣施加一個偏向力，這個地轉偏向力盡管在赤道上可以忽略不計，但在極地非常大,它使在北（南）半球運動的大氣向右（左）偏移，造成低壓系統中的大氣逆時針旋轉，形成半徑達數千千米的巨大“迴旋氣流”，因此被稱作極地漩渦，北極地區的漩渦叫北極漩渦，而它就是冷空氣的背後“大佬”。
極地羊圈的“圍欄”——西風急流
在北半球中緯度上空盛行西風氣流，其對流層頂附近常年存在著強西風中心區，中心最大風速能達到30-40米/秒以上（ 又稱極鋒急流或溫帶急流，屬於高空急流的一種），冬季更加強盛。西風急流的強度和路線受北極和中緯度地區之間的溫差推動，溫差越大速度越快，氣流路線越趨於直線。強勁的西風帶環繞在中緯度地區，環繞包裹著北極漩渦，將冷空氣緊緊地禁錮在極區內。相反，溫差越小氣流速度越慢，路線則呈現波浪形，冷空氣便不能再穩固地被封鎖在北極地區，容易順著大氣波的“大槽”長驅南下。
極地急流與副熱帶急流的經向切面
如果把極地比作一個巨大的羊圈，那麼西風急流就是羊圈的圍欄。正常情況下，赤道很熱，極地很冷，這種溫度差使得西風急流自西向東沿緯圈運動，沒有大的波動，羊圈的圍欄非常牢固，“搞事情”的小羊——北極漩渦中的冷空氣被牢牢控制在羊圈裡。可是，在全球變暖背景下，赤道與北極的溫度差減小，圍欄不牢固了，這時羊群很容易衝破羊圈，南下狂奔，導致中緯度甚至低緯度地區出現極寒天氣。
北極增溫，導致海冰快速融化
在全球變暖背景下， 北極以2-3倍的速率升溫，導致海冰快速融化。快速增溫的北極，縮小了原本從赤道到北極的南北溫度差，導致西風急流開始不穩定，流動方向變得彎彎曲曲成波浪狀。全球變暖正是透過北極地區和熱帶地區溫度變化的不一致使南北溫度差減小，促使中緯度西風帶波動性加大而引導冷空氣南下的，充分表明了冬季的極寒事件是在氣候變暖影響下發生的，而北極和熱帶海洋都起到了減少南北溫度差的作用。無論覆盤哪一次極寒天氣，都可以看到顯著的北極增溫和海冰減少的情況，極寒天氣正是全球變暖惹的禍。
