本文来自微信公众号：地球知识局（ID：diqiuzhishiju），作者：小凯， 校稿：辜汉膺，编辑：养乐多，头图来自：视觉中国
10月17日清晨，北京多地日最低气温下半年来首次跌破0℃。而在平常年份，北京一般会在11月8日最低气温跌破冰点。其中，南郊气象台站更是刷新了1969年以来同日温度的最低纪录。
北京有望提前入冬，只盼早日供暖......
（图：中央气象台）▼
除了北京，东北、华北和黄淮等地都出现了10月中旬罕见的寒冷天气。冷空气过境，导致中东部大部分地区与往年相比低了4～6℃，长江中下游地区低了7～8℃。
一、寒潮是大范围降温的主要原因
中央气象台早在12日发布了重要天气提示，预计了上周末我国中东部地区的广泛降温、雨雪天气。虽然此次降温已经被提前预报，但还是让刚刚适应秋分后转凉天气的人们措手不及。
事实上，由于其对我国北部地区造成的显著降温，辽宁、吉林和北京多地气象局按照“寒潮”标准发布了预警。气象台还预计，20日前后另一股冷空气还会对北方地区带来新的降温。
寒潮也一波接一波的持续输出，让东三省进入冷冻模式了▼
由于太阳高度角在北极地区很低，加上日照时间在冬半年减少，于是寒冷的空气团在北冰洋的洋面上形成。影响我国的冷空气主要来自于北极新地岛东西洋面以及冰岛以南洋面，这些空气团在某些条件下南下，就造成了我国的剧烈的降温天气。冷空气团纵横范围可达数千公里，厚度有几公里到几十公里。
北极冷空气经过西伯利亚后一路南下，对中国东北地区造成大范围的降温▼
寒潮是影响我国冬半年天气的重要因素。在《明史》中就记载几次重大的寒潮事件，如：
“景泰四年（1453年），十一月戊辰至次年暮春，山东、河南、浙江、直隶大雪深数尺；淮东海水结冰四十余里”。
1493年9月开始，淮河流域普降大雪，整整下了五个月。这些记载中的寒潮事件处在“明清小冰期”的大气候背景中，其强度和时间跨度似乎也比现在大很多。
有科学的气象记录以来，我国最强的寒潮事件发生在1954年末到1955年初，多地在此时创造并保持了低温纪录，如合肥在1955年1月份最低气温达到-20.6℃。1991年的“超级”寒潮在上海、南京和杭州等地造成大雪天气，在上海造成了-8℃极端低温。2008年的寒潮是离我们最近的强寒潮事件，大雪让我国南方广泛地区在春节期间遭受断电、交通瘫痪的困难。
2008年的低温冰雪灾害，影响到了我国大部分省份，其中对中东部地区更是造成了严重的破坏（图：Wiki）▼
二、东亚大槽是影响中国寒潮的关键
影响我国天气的有一些基本的天气系统，而这些天气系统由于长时间和准定期的出现而为我国天气诊断分析预报提供了重要前提。东亚大槽是其中重要的一个，它的发生和发展是造成位于北方的冷空气南下的最直接原因。
从低压区延伸出来的狭长区域称为低压槽，简称为槽，由于低压周边大气呈逆时针旋转，在北半球，槽的位置就决定了哪里会有冷空气涌入▼
受到地球自转和太阳辐射的影响，西风带在中高纬度地区形成。西风带作为行星尺度上基本的大气运动，是很多天气系统形成的基本背景，而东亚大槽就是叠加在西风气流上的重要波动。
假设地球表面是平坦的，而且中纬度地区只是被一圈陆地所覆盖，也就是说没有山地和海洋的影响的话，西风将会畅行无阻，其风速或许会比实际情况大很多。
我国长江以北都是西风带的影响区域▼
但实际情况是，在北半球的冬季，受到乌拉尔山脉、落基山脉和大西洋的影响，本来西行的气流产生波动，进而形成了地理位置相对固定的东亚大槽、北美大槽和欧洲浅槽。其中对我国天气影响最大的就是位于西风带上游距离最近的东亚大槽。
东亚大槽可以直观的在北半球高空的天气图中看到，天气图中的曲线去向基本上表示了气流运动的方向。我国寒潮发生的一种典型情况是东亚大槽取向受到了改变。
原本在槽西侧有一个较强而稳定存在的高压系统——阻塞高压，其由于具有阻碍向东运动的天气系统，且可以将西风拆分为南北两支而得名。阻塞高压的存在影响了东亚大槽的取向，使得槽西侧的气流的走向为西南。
这里的阻塞高压可以看做是阻挡西风的一堵墙，如果一直很稳定，冷空气在我国的影响区域就会大大缩小▼
而此次寒潮天气发生的原因便是——槽的东移。在这种情况下，不存在位于槽西侧的阻塞高压的影响。槽受到西风的引导东移，当槽移过蒙古西部山区以后，如果发生进一步的发展，即槽加深并向东南方向移动，冷空气也会顺势沿着槽南下侵入我国。
当西侧没有阻塞高压的阻挡时，低压槽直接受到西风的影响，冷空气也就会影响我国东北部地区，并南下延伸▼
在这种情况下，冷空气的源地相较于上一种情况偏西，而冷空气的入侵路径也更长，因此寒潮的强度往往较弱。
14日，15日，16日低压槽位置上变化▼
三、厄尔尼诺—南方涛动调制中国寒潮活动
厄尔尼诺现象可谓是气候界的明星。一方面，厄尔尼诺作为太平洋海洋在年际时间尺度上（2-8年）最显著的变化特征，可以对全球气候造成显著的影响，因此在气候研究中占有举足轻重的地位。
南半球夏季，热带太平洋增暖，造成全球气候变化的就是厄尔尼诺现象（图：NOAA）▼
另一方面，厄尔尼诺最严重时往往发生在圣诞节前后，被影响了渔场收成的厄瓜多尔渔民将其看作“上帝之子”（圣婴），给厄尔尼诺现象起名为“小男孩”（西班牙语“厄尔尼诺”的含义），而给与之相反的现象——拉尼娜现象起名为“小女孩”（西班牙语“拉尼娜”的含义），厄尔尼诺现象名称中含有的文化含义为人们所津津乐道。两方面的原因使得厄尔尼诺现象成为人们最熟悉的气候学名词。
增暖那块地又降温了，就是拉尼娜现象（图：NOAA）▼
与此同时，在厄尔尼诺年，大气中东太平洋高压和印度尼西亚—澳大利亚低压同时减弱甚至相反（西高东低）的情况，即两地的气压状况出现了“跷跷板”的模式，这样的现象被称之为南方涛动。
更重要的是，南方涛动和厄尔尼诺之间可以通过反馈机制互相加强。由此两个现象之间存在强的耦合，因而这个海洋和大气共同参与的存在强相互作用的过程，就有了更合适的名称：厄尔尼诺—南方涛动（El Niño Southern Oscilliation），简称为ENSO。
厄尔尼诺指的是海洋的状态，南方涛动值得是大气的状态，两者是一起出现，互相加强（图：UNEP）▼
ENSO从发现到现在还在被大量的活跃科学家研究着，对ENSO的预报是气候部门的重要业务和研究工作之一。这说明了气候系统研究的复杂性、人们对ENSO认识的局限，以及ENSO对于人类生产生活的影响的重要性。那么，ENSO对我国寒潮是否存在不可忽视的影响？
相较于往年均值，今年1月份的东太平洋就有点冷了▼
统计资料显示，我国1950年到2005年出现了15次厄尔尼诺事件，有14次中国出现了暖冬。总的来说，在厄尔尼诺发生后的冬季，东亚大槽强度比往年偏弱，而东亚大槽又与我国寒潮的发生密切联系，因此寒潮的发生会减弱和减少。
根据美国海洋与大气管理局在10月17日发布的最新的分析与预测，拉尼娜的形成条件在过去的几个月里面出现并持续发展，并且具有87%的可能在今年12月份到明年2月份间发生拉尼娜。
九月 拉尼娜已经准备好啦▼
所谓的Niño3.4指数，指的是位于赤道东太平洋一个较小区域内（170°W-120°W，5°S-5°N）海表面温度与往年温度的差值，通过该指数我们可以看到，在经过了去年一个拉尼娜年之后，在今年年底又将迎来拉尼娜的重现（Niño3.4指数下降）。
按照去年的指数趋势，接下来几个月拉尼娜会越来越强▼
ENSO和我国寒潮的关系是复杂的，并不意味着在拉尼娜年我国一定会出现冷冬，但是根据历史情况和模型的预测，我们可以在一定程度上对我国今年的寒潮频次与强度做出气候意义上的预测。
地球系统是一个复杂系统，具有随机性和无序性，因而天气预报在短期内有效，两周后的状态就很难做出预测。
德国气象学家哈塞尔曼在开创了将短时间的天气和长时间的气候联系物理模型，这也就解答了为什么天气如此混沌而多变，而气候预测却较为可靠的原因。为此，哈塞尔曼被授予了今年的诺贝尔物理学奖（三位获奖者之一）。
相信随着技术的进步以及更多气象研究成果的涌现，人类对天气与气候的预报能力和对气象灾害的防控能力将不断提高，人们的生命和财产安全将得到更好的保障。
参考文献：
1、刘钊. 那些载入史册的著名寒潮[J]. 生命与灾害, 2017, 000(001):P.10-11.
2、许武成, 马劲松, 王文, 关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述[J]. 气象科学, 2005. 25(2): p. 212.
3、http://news.weather.com.cn/2021/10/3498946.shtml
4、https://psl.noaa.gov/enso/enso.forecast.html
5、https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2021/press-release/
本文来自微信公众号：地球知识局（ID：diqiuzhishiju），作者：小凯