上周，当严寒和冰雪席卷美国中西部时，许多新闻媒体报道了一个看似矛盾的观点：在气候变化的影响下，这些短暂的冬季严寒的北极冷空气可能会在美国大陆变得更加频繁。
一些大气科学家支持这一观点，他们认为迅速变暖的北极可能会扰乱平流层极地涡旋以及对流层极地涡旋（即急流），而这正是上周极端寒冷的根源。但其他研究尚未证实这些发现，该主题仍然是科学家们积极争论的领域。以下是我们无法确定气候变化未来是否会给美国带来更多寒潮的原因。
变暖的北极如何可能带来寒冷的天气
随着全球气温升高，极地的海冰正在融化，使得海洋暴露在阳光的照射下。由于水的吸热能力比冰强，这会导致温度升高，进而导致更多的冰层流失，这又会导致更多的温度波动，如此循环。因此，北极的温度正在以中纬度地区大约两倍的速度升高。
放大的效应减小了北极和中纬度地区之间的温差。这种温度梯度变化可能会干扰极地涡旋，这是每年冬天在高空北极平流层形成的冷空气带。一些科学家认为，这可能会形成一个更弱的极地涡旋，更容易向南移动和分裂——这些事件有时会导致美国和欧洲中纬度地区出现寒冷天气。
变暖的北极也可能扰乱急流——这是一股更接近地面的、在对流层中移动的风带——使其向南移动或导致该特征变得更加波动。“自我们2012年发表第一篇论文以来，有相当多的证据表明（这一点）一直在积累，”伍兹霍尔研究中心的资深科学家詹妮弗·弗朗西斯说。“科学尚未最终定论，但确实没有其他可行的解释。”
为什么我们仍不确定
布里斯托大学的大气科学家威廉·西乌尔说：“仅仅因为我们看到极地涡旋变弱和海冰减少，并不意味着一个是另一个的原因。”西乌尔在他的2017年发表在《地球物理学研究快报》上的一项研究中说：“我发现，如果我们运行包含我们所知的一切（关于大气）的模拟，包括二氧化碳的上升和所有其他因素，那么模拟出（极地涡旋）变弱和变强的可能性是一样的。”“极地涡旋的趋势并不一致。”
西乌尔说，虽然有迹象表明极地涡旋正在变弱，但我们看到的极地涡旋模式可能可以用自然变异性来解释。科罗拉多大学环境科学合作研究所的大气科学家艾米·巴特勒补充说，我们对极地涡旋扰动的记录有限，并且每十年变化很大。而且，极地涡旋位移的相对频率较低意味着在研究这些事件时，历史数据很少。
巴特勒说：“20世纪90年代几乎没有极地涡旋扰动，而在21世纪初几乎每年都有一次。”“这种十年尺度的变异性在1958年以来的历史记录中一直存在。”
在2018年发表在《大气化学与物理学》上的一项研究中，作者们得出结论：“无论使用何种指标来识别（平流层突然增温）事件，在本世纪都不会发生（平流层突然增温）频率上具有统计学意义的变化。”
与此同时，未来的急流可能发现自己处于北极和热带之间的拉锯战中。虽然海冰的损失和相关的变暖可能会使急流及其冷空气向下推，但热带地区上方的空气在未来也可能出现升温高峰，这将导致急流向相反方向移动，即向极地移动。“一个主要的不确定性是我们不知道这些地区究竟会变暖多少，所以我们不知道这场拉锯战会向哪个方向发展，”巴特勒说。
未来将有更多的弯曲和扭曲
科学家们是如何得出如此不同的结论的？西乌尔说，很大程度上这取决于用于计算机模拟的风、温度和其他变量的微小变化。这基本上是蝴蝶效应。“由于大气是一个混沌系统，微小的变化可能会在稍后引起巨大的影响。”
弗朗西斯说，即使在评估相同的气候模型时，科学家们的结论也不同。例如，根据您对天气模式进行平均的时间段，您可能会看到短暂的寒潮，也可能看不到。
总而言之，气候模型的证据——以及看待模型的各种方法——并没有显示出气候变化对极地涡旋和急流影响的明确趋势。但这并不是说变暖的北极不会扰乱中纬度地区的天气，巴特勒说，这一观点“近年来变得更加广泛被接受”。只是“大多数大气科学家仍然怀疑这种关系是否对近期气候模式产生了影响，以及它在未来将产生多大的相对影响，”巴特勒说。
在全球范围内，未来的冬季将更温暖，降雪更少。在最近的一项研究中，美国国家大气研究中心的大气科学家科林·扎尔茨基发现，虽然偶尔强大的北极风暴（nor’easters）在未来发生的频率大致相同，但普通的“麻烦”雪暴将减少。扎尔茨基说，这些强风暴是否以某种方式受到变暖北极的影响，还有待从数据中梳理出来。
总的来说，西乌尔说，“关于未来极地涡旋事件的预期，目前还没有定论。”他还说，虽然研究这个课题的科学家们“并不针锋相对”，但“这绝对是一个争论的课题。”虽然我们可以预见冬季将继续变暖，但你还不能扔掉你的派克大衣和雪靴。
