今年年初，暴雪与低温在加拿大与美国肆虐。北美民众街谈巷议的话题，多便是这场历史性的极端寒流。为什么今年冬天北美那么冷？其实这是因为原本把冷空气束缚在北极地区的约束力正在被削弱。而正如很多北美民众所了解到的那样，北极地区的环境变化正在影响着北美洲南部温暖地区的天气状况。
芝加哥的地铁站。图片来源：huffingtonpost.com
德克萨斯州的花朵。图片来源：huffingtonpost.com
冻死在野外的松鼠。图片来源：huffingtonpost.com
马克·菲斯切特（Mark Fischetti）很好地解释了这个严冬的来龙去脉，包括什么是“极地涡旋”（polar vortex）、以及这种约束力是如何被削弱的：“极地涡旋是一种环绕北极的盛行风，从西向东运动。它通常会把冷空气约束在北极地区。这种涡旋有偶尔会减弱，这时冷空气就会南下，穿过加拿大进入美国，又或者进入东欧等其他地区。除了带来寒冷天气，冷空气团还会将自太平洋横穿美国的高速气流向南挤压。一旦高速气流向北挤压回去，它所携带的湿气便会形成大雪。大气学家认为正是这种情形导致了2010年2月袭击华盛顿的那场‘末日暴雪’。”
横穿北美洲的高速气流。红褐色区域为气流速度较高的部分。
但是我们发现，北美高速气流的“反击”最近并不太剧烈。究其原因，一方面在于北极海冰正在融化，而随着海冰的消融，积雪面积也在持续减少——而雪能把日光反射回大气，从而加强高速气流。美国国家航空航天局（NASA）地球天文台阐释了积雪相对于历史平均水平的变化过程。
蓝色：积雪覆盖天数多于历史平均记录的地区；棕色：积雪覆盖天数少于历史平均记录的地区。图片来源：NASA
根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的报告，在2013年的春天，积雪覆盖区域已经低于了历史平均值，5月时欧亚大陆的积雪覆盖面积更是创造了历史新低。上面的三幅图表示4月至6月中发生的降雪异常，描绘了积雪覆盖天数多于或者少于1981至2010年间平均水平的比例情况。
在四月，积雪覆盖高于历史平均水平的天数相对更多些，这是因为欧洲西北部的融雪发生得较晚。然而正如五月和六月的图片所示，一旦积雪开始融化，融雪的进程是十分迅速的。欧亚大陆的积雪覆盖程度在去年五月份达到历史新低，而到了六月份，北美洲的积雪也跌到了历史第四低。这种情况的发生并不是由于冬天降雪量的减少，而是由于积雪融化的过程太过迅速。
这下，科学家们将一系列现象联系了起来：北美的严寒天气源于北极的冷空气团向南入侵；这些气团之所以能够南下，是因为极地涡旋对它们的约束力减弱；而极地涡旋之所以会变弱，可能是由于海洋向大气辐射的热量太多，扰乱了极地涡旋；而归根结底，北极洋区吸收的热量增多，则可能是由于海冰和积雪的消融所导致的。
1967-2012年，6月积雪面积变化趋势。图片来源：NOAA
如果我们着眼于积雪的整体变化情况，结果或许更令人震惊。上图是最近几十年来6月份的积雪变化轨迹，蓝色代表积雪面积多于历史平均水平，棕色反之。这些图片向人们展现了暖化的趋势。从气候的角度来看，北极地区海冰和降雪的趋势都很不乐观，如果这种趋势得不到遏制，后果将更加令人担心。
参考资料：
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Mark Fischetti. What Is This “Polar Vortex” That Is Freezing the U.S.? ScientificAmerican.
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David Wogan. Declining arctic snow cover is bad news for polar vortex. ScientificAmerican.
文章题图：disalmanac.com