尽管全球气候变暖已成显著趋势，美国近年仍频繁遭遇极端寒潮事件。这种现象看似矛盾，实则与全球变暖背景下大气环流模式的改变密切相关。以下是综合多篇科学研究的关键机制分析：### 一、极地涡旋不稳定性增强全

尽管美国冬季总体持续变暖，极端寒流仍以惊人强度侵袭美国大片地区。最新研究揭示关键线索：答案可能隐藏在距地表16公里以上的平流层环流模式变化中。

这项国际研究团队由希伯来大学Chaim Garfinkel教授、马萨诸塞大学Laurie Agel博士和Mathew Barlow教授、麻省理工学院及大气与环境研究所（AER）Judah Cohen教授、AER机构Karl Pfeiffer、伍德威尔气候研究中心Jennifer Francis教授、莱比锡大学Marlene Kretchmer教授组成。发表在《科学进展》的研究揭示了平流层极涡（环绕北极的高空冷空气带）的两种特定形态如何触发美国不同地区的极端寒潮。

研究人员表示："公众常在严冬听说'极地涡旋'，但我们希望深入探究这种涡旋变化如何影响极端低温的时空分布。"

两种涡旋模式 两种气候影响

研究团队辨识出极涡的两种显著变异形态，均与科学家所称的"拉伸涡旋"相关——这种扭曲位移的环流模式会导致地面异常天气：

• 第一种形态将涡旋推向加拿大西部，引发美国西北部剧烈降温
• 第二种形态将涡旋推向北大西洋，导致美国中部和东部广泛降温

这两种形态均与大气行波全球传播方式的变化相关，本质上是通过改变急流路径迫使北极冷空气大规模南下。

低温区的西向迁移

最引人注目的发现是：2015年以来美国西北部冬季持续降温，与整体变暖趋势逆向而行。研究人员将此归因于西向涡旋模式频发，这种现象与厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）负相位增强同步出现——ENSO是关键的全球气候驱动因子。

研究者强调："气候变化并非单纯表现为全域持续升温，还包括极端天气空间分布的复杂化与反直觉转变。"

研究价值

这些发现解释了蒙大拿州、大平原乃至得克萨斯州（如2021年2月造成重大人员伤亡和保险损失的寒潮）近年出现的极端低温事件，同时其他区域冬季可能趋于温和。理解平流层对天气模式的调控机制可提升长期预报能力，助力城市电网、能源系统和农业部门更好应对冬季极端天气——即使在全球整体变暖背景下。

本研究由美国NSF-BSF基金资助，项目负责人为希伯来大学Chaim Garfinkel教授和AER/MIT的Judah Cohen教授。