【天文台科普】極地渦旋到底係乜?美國中西部嚴寒天氣全因它導致

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(原文取自天文台網頁,大小標題、引言及內文,經過香港01編輯修訂)

2019年剛開始,南北半球均出現極端溫度。南半球的澳洲經歷了極不尋常的熱浪及有記錄以來最熱的1月,南澳洲部分地區的溫度超過49°C;在北半球,「極地渦旋」為美國中西部帶來嚴寒天氣,據媒體報導,芝加哥的溫度跌至-30°C,甚至較南極部分地區還要冷。每逢地球上某些地方出現嚴寒天氣,可以預期氣候變化否定者會乘機散播疑團,質疑人為氣候變暖。否定者常用的技倆是把短期天氣波動與長期氣候趨勢混為一談。然而,短期的天氣波動並不構成長期氣候的趨勢。正如美國的氣候專家指出,我們應該着眼於大形勢,而不應把目光聚焦在一段短時間內和地球上一個細小的範圍。全球來說,過去12個月陸地的高溫與低溫紀錄的比例明顯傾側,約為8.3比1[1]。從更長的時間尺度來看,在以往117年期間全球幾乎每個角落都經歷暖化趨勢(圖一)。

圖一:1901-2017年期間的暖化趨勢(數據來源:美國太空總署)(香港天文台提供)

那麼,極地渦旋又如何呢?它是否正經歷任何轉變?正如圖二所顯示的北半球情況,極地渦旋是大氣高層的緊密旋轉氣流,它把冷空氣限制在北極地區。假如極地渦旋偏弱,西風急流會減慢,容易出現較多波動,這有利北極氣團南侵並為中緯度地區帶來嚴寒天氣。近期一項研究發現在全球變暖的背景下,過去四十年極地渦旋的偏弱狀態越趨持續[2]。科學家認為由於北極海冰的縮減,暴露出來的海洋釋放更多熱量到大氣中,因而影響了大氣環流。透過「氣候—反射率」的回饋機制,北極海冰的縮減亦助長北極的暖化:較少海冰 -> 較深色的海洋暴露出來 -> 吸收更多太陽熱力 -> 海冰進一步減少。目前,北極的暖化速度是全球平均的兩倍。這個暖化速度的差異使極區與赤道之間的溫差減少,繼而減弱了極地渦旋和西風急流,使西風急流較為波動,有利北極冷空氣南侵。近期一項研究更指出,變暖的北極意味着美國東北部的冬季更冷和更大雪[3]。

圖二:一個穩定(左)和一個弱的(右)極地渦旋(香港天文台提供)

進一步證明或推翻前述的理論需要更多研究,然而我們在氣候變化下卻不能再躭誤時間。2017年大氣中二氧化碳濃度達破紀錄的405.5 ppm並繼續上升,2018年的全球二氧化碳排放量勢將創新高。假如我們仍想達至巴黎協定的目標,碳排放必須顯著減少。正如聯合國《2018年排放差距報告》所指,假如要把全球升溫控制在2°C之內,巴黎氣候峰會達成的減排力度要增加至三倍左右;假如要把全球升溫控制在1.5°C之內,減排力度更必須增加至五倍。是時候提高我們對抗氣候變化的力度了。

參考:

[1] Bitterly cold extremes on a warming planet: Putting the Midwest’s late January record cold in perspective
https://www.climate.gov/news-features/blogs/beyond-data/bitterly-cold-extremes-warming-planet-putting-midwest%E2%80%99s-late-january
[2] Winter cold extremes linked to high-altitude polar vortex weakening
https://www.pik-potsdam.de/news/press-releases/winter-cold-extremes-linked-to-high-altitude-polar-vortex-weakening
[3] Warm Arctic means colder, snowier winters in Northeastern U.S.
https://news.rutgers.edu/news/warm-arctic-means-colder-snowier-winters-northeastern-us-study-says/20180309

原文:全球變暖下的「極地渦旋」

作者:香港天文台李細明、岑富祥



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