本文最初发布于 The Conversation。
在过去的几天里，极度寒冷的北极空气和严重的冬季天气席卷了美国大部分地区，打破了从蒙大拿州到德克萨斯州日低温记录。数千万人受到了危险低温的影响，而大湖区和东北地区则遭受了严重的湖泊效应降雪和雪暴的严重影响。
这些严重的寒冷事件发生时，极地急流——冬季熟悉的、沿着北极和温带空气边界运行的急流——会急剧南移，将寒冷的北极空气带到不常经历这些寒冷的地区。
这些事件的一个有趣方面是，它们常常伴随着更高于急流的另一股气流的变化：平流层极地涡旋，即一股围绕北极在平流层中部移动的强大气流。
当这个平流层涡旋被扰乱或拉伸时，它也会扭曲急流，在某些地区将其推向南方，并导致冷空气爆发。
当前的北极寒潮符合这一模式，极地涡旋在低平流层中向美国南部延伸得如此之远，以至于几乎分裂成两部分。导致这种拉伸的原因可能有很多，但可能与前两周的高纬度天气有关。
寒冷并不与全球变暖相矛盾
在地球刚刚经历了有记录以来最热的一年之后，却创下如此多的寒冷记录，这可能令人惊讶。但这股寒潮是否与人为造成的全球变暖相矛盾？作为一名大气和气候科学家，我可以明确无误地告诉你，绝对不是。
没有任何单一的天气事件能够证明或证伪全球变暖。许多研究表明，随着全球变暖，极端寒冷事件的数量明显在减少，这与预测和物理学原理的理解一致。
全球变暖是否可能，与预期相反，在这些事件的强度中发挥了某种支持作用，这是一个悬而未决的问题。一些研究表明确实如此。
2021年2月的那场寒潮，严重扰乱了德州电网，也与拉伸的平流层极地涡旋有关。我和我的同事提供了证据表明，与全球变暖相关的北极变化增加了此类涡旋扰动的可能性。被称为北极放大效应的区域性高纬度变暖对区域积雪覆盖和海冰的影响，可能会增强导致极地涡旋拉伸的天气模式。
最近，我们表明，对于美国、欧洲和东北亚的大部分地区，虽然这些严重寒冷事件的数量在明显减少——正如全球变暖所预期的那样——但它们的强度似乎并未相应地减小，尽管其北极源区的气温在迅速变暖。
因此，虽然世界可以预期未来发生这类严重寒冷事件的次数会减少，但许多地区仍需为偶尔发生的极端寒冷做好准备。更好地理解北极地表状况、平流层极地涡旋和中纬度冬季天气之间的影响路径，将提高我们预测这些事件及其严重程度的能力。
披露：Mathew Barlow获得了美国国家科学基金会和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的资助，用于研究天气和气候极端事件。
