#南北两极同时出现极端高温#
在近期，南北极部分地区突发显著升温。在南极，东南极洲威尔克斯地一侧出现了异常增暖，康科迪亚站在3月18日录得-11.5°C的最高气温（整点最高为-12.2°C），刷新该科考站3月最高纪录，并高出了当地3月每日平均最高气温（-48.7°C）35°C以上。而在3月14-16日，北极点附近也录得了接近0°C的异常偏高温度。
简要结论：
1.这次事件直接原因，是持续数日的短期极端天气系统过程，且南北极的升温分别是两个独立天气系统所致，只是时间上巧合。它的异常程度很大，但影响时间短，影响区域也是南北极的部分地带，不是持续许久、覆盖全极地的异常，更不是一个永久改变极地气候、持续如此的开端。南北极的剧烈增暖，分别由极端的暖高压和强气旋活动所致。
2.但要说这是偶然的、孤立的事件，也是不合理的。这类短期极端天气过程的频率和强度，和气候变化密切关联。在气候变化形势愈发严峻的未来，这样的事件会更频繁且强度更强。
————————我叫分割线————————
I. 引言：如何认识两极的极端高温
要分析这个问题，可以从“南北两极同时出现异常高温”这个话题入手。
“南北两极”这个地域范围是什么呢？从图1所示的3月中旬气温分析实录看，南极增温的区域主要在东南极洲东部威尔克斯地、维多利亚地等地、占据了南极洲约1/5的面积，而北极地区则是北极点附近的北冰洋洋盆区、格陵兰岛大部和巴伦支海-新地岛一侧。可以看到这两地的增温影响很大，但也不是整个极地区域。
“异常高温”是指【气温比当地多年平均同期显著偏高】，气候学上把偏离多年平均的基准的程度称为【距平】。比如这次南极极端高温过程里，康科迪亚站整点最高气温录得-12.2°C（总体最高是-11.5°C），远超出当地3月平均最高温度（-48.7°C），即气温正距平超过35°C，也刷新了当地3月高温极值纪录。而北极点附近北冰洋没有固定测站，但根据卫星反演等资料推断，3月16日北极点温度也一度接近0°C，高出了同期平均约30°C。
而“同时”却只能说是个巧合—因为它们时间实际上是差了3-5天，而且分别是互相独立的、不同的天气系统所致，并非有关联。
此外，这个标题还隐藏了一个非常关键的信息—这些异常高温并不是持续存在，更不是彻底大幅改变了气候状态，而只是短期过程。事实上在本月初南极总体甚至还偏冷（图4），而最近几日康科迪亚站（图5）和北极点都已经明显降温，甚至已接近恢复到历史同期水平。
异常幅度极大，持续时间只有数日，影响范围大约是数百万平方千米……符合这些条件的，正是【极端天气系统】。它既有异常幅度极大的【极端性】，又有【天气系统】的影响时空尺度。
下文我们将以这条线索，开始分析这一直接成因。
II. 天各一方：天涯两极共旋舞
造成南北极异常高温的极端天气系统，恰好是两个“相反”的系统—影响南极的是一个强烈暖性反气旋（阻塞高压），而影响北极的却是一个强烈的气旋（低压）。有趣的是，由于两个半球科氏力（地转偏向力）相反，这两个系统反而都是逆时针旋转，也颇为天涯共舞。
II-1 冰穹燠暖：南极暖高压的记录
从2022年3月18日的500hPa-对流层中层（约5200-5600m高度）的天气图（图6）可以看到，造成东南极洲众多地区极端偏暖的天气系统是一个强烈暖高压—它中心的气压明显偏高，且伴随有显著的暖气团中心，这类孤立深入高纬度地区的暖高压也被称作阻塞高压。在它的控制下，南极内陆冰穹出现了异常的晴朗温暖的天气；同时阻塞高压西侧的强烈偏北风将中低纬度的暖气团泼洒向冰原，也促进了这一急剧的升温（图7）。
那么，这种极端阻塞高压是如何形成的？阻塞高压本质上，是中高纬度西风带里的一种波动。在北半球，这样的天气系统并不少见—它可以通过海陆差异和地形激发形成。但南半球中纬度绝大部分区域被海洋占据，这样稳定热力、地形作用也很难存在。那么它就必须要有极强的短期瞬变扰动异常，作为热力与动力源来激发。
作为西风带的波动，我们可以通过波作用通量进行追溯。从图9的结果可以看出，这个阻塞高压，是由中纬度南印度洋的扰动向东南方传播发展而来；而这个扰动曾路过莫桑比克海峡南侧附近，当地显著的对流活动释放的水汽凝结热量（潜热）更是为扰动发展提供了重要热源。
而由于这类瞬变扰动持续时间很短，很容易被随后发展的扰动更替，这个阻塞高压也在20日起逐渐减弱，飘散在沉睡了千万年的冰原，各地的气温也随即开始纷纷下降；但它或许在无瑕冰原即将沉入长夜之际，唤醒了曾经的夏日光华，也警醒着我们极端天气事件已愈发频繁。
2.2 黎明长啸—北极气旋的漫卷
和南极直接的暖高压控制不同，北极这次异常升温却是靠一次强气旋的呼啸（图10）。随着它深入极地，气旋东南侧和润辽阔的东南风也磅礴北上，为这片即将从极夜苏醒的海洋送来最早的春暖。
那么，为什么这次气旋能如此强盛且深入极地？追溯这个气旋的发展史（图11），可以看到它其实是出自北美东海岸一个快速发展的锋区，冷暖交织间的斜压能，和海洋里湾流提供的巨大热量让这个气旋急剧发展，中心气压一度下降到930hPa—这在中高纬度锋面气旋里算是极强了。
而它的特殊路径也和周边的喧嚣相关—在它的西北侧，也就是加拿大北极群岛也有气旋活动（图12）。在气旋间的互旋效应的推动引导下，它一路向东北方向远征，成为北冥破晓之际的“春风”。
此外，这次气旋的急剧发展在欧亚大陆也有了回声—它激发的波列让西伯利亚冷空气也重新活跃。先前数日北京曾盛放片刻的春雪，也飞舞着天涯之外的长风回音。
III. 无声的变迁：气候变化在其中的作用
之前的分析是直接的短期极端天气过程解释，也说明了它不是长期持续的气候状态，更不是彻底的新气候状态建立。
但是，19世纪后半叶以来、人类活动为主导的气候变化，真的没有影响么？它也是站在背后的魅影。
在过去一百多年里，全球表面平均气温出现了显著升高的趋势。而如果我们明察秋毫，会发现不同区域温度升高幅度明显不同，其中最剧烈的正是北极圈以内地区，以及南极沿海部分区域（如南极半岛），高出了全球平均3-5倍甚至更多（图13）。这一如同被放大镜聚焦现象称作“极地放大效应”，也让当地成为面临气候变化挑战的最前沿与最脆弱地区。
关于极地放大效应的成因解释众多，而目前最为广泛认可的，是显著的反照率反馈主导所致：在气温升高的情况下，极地海冰和陆地冰川积雪融化加剧，而裸露出的海表或陆地表面较冰雪偏暗，反射太阳光的能力（反照率）下降，从而吸收更多太阳辐射并促进气温进一步升高，造成恶性循环式的正反馈。此外，北极增温还会影响到云和气溶胶的变化，也会影响到北极的气温进一步变化（图14）。
而气候变化不仅仅是平均状态的改变，还代表着更极端天气事件频率的显著升高。前文曾提及的西风急流，正是由极地和中低纬度间的冷暖差异所驱动。但由于气候变化和极地放大效应，这一差异有所缩小，西风急流的“天堑”和有所松动，导致极地和外界的南北向热量交换更容易发生，也会促进极地更极端、更频繁的暖事件（图15）。
这正是一个令人不安的缩影。当冰雪消释后的余泪愈发灼热，当温度计的读数在无言里攀升—或许在这天涯一隅，足以瞥见笼罩天下的气候变化魅影；而这些事件也会有不绝的回音—或许是短期极端过程通过遥相关造成另一片天涯的极端天气，也会是极地气候变化进一步造成全球的气候影响。
这一隅天地的未来会如何沉浮破碎？而更辽阔的天地，也会因此有怎样的回响呢？
图1 2022年3月18日南极地区温度偏离1979-2000年同期平均的距平（单位：℃）。注意，这不是实际温度。图片来源：climatereanalyzer.org
图2 同图1，但为3月15日北极地区的气温距平
图3 南极康科迪亚站3月16日到18日的气温纪录（第三列即为气温，单位℃）
图4 同图1，但为3月1日南极洲温度距平（显示出总体偏低0.6℃）
图5 康科迪亚站过去30天气温演变，可以看到21日气温已有明显下降
图6 3月18日南极地区对流层低层（850hPa）温度异常与对流层中层（500hPa）高度场异常分析，两张图的橙色圈均圈出了造成本次极端偏暖阻塞高压的身影。
图7 3月18日南极地区850hPa高度温度图，绿圈处即康科迪亚站。可以看到有显著的偏北风携带暖气团深入南极内陆。图片来源：https://t.cn/R5rxSpx
图8 同图7，但为对流层中层（500hPa）风场。橙色圈即阻塞高压。
图9 3月15日全球向外辐射长波异常（填色，反应对流活动异常）和200hPa波作用通量（彩色箭头）分析图。可以看到从莫桑比克海峡对流活跃区（红色）激发的波列（黑色箭头）向东南传播到了东南极洲，形成本次的阻塞高压（橙色）。图片来源：JMA
图10 同图7，但为3月16日北极地区表面气温和风场，红色圈为深入北极的气旋，橙色箭头为直接造成大幅增暖、汇入气旋的暖平流可以看到北极点附近已升高至接近0℃。
图11 北京时间3月14日早晨的北大西洋地面天气图，可以看到图片上侧、位于格陵兰岛西南方的本次主角，此时它的中心最低气压下降至930hPa。图片来源：美国海洋与大气管理局（NOAA）
图12 北美地区3月15日地面天气图，可以看到上方的三个气旋一字排开，最右侧即本次造成北极短期强烈升温的强气旋。
图13 1880-2020年间，地球表面气温在不同纬度（纵坐标）和年代（横坐标）的距平（基准值为1951-1980年平均）。图片来源：美国航天局（NASA）
图14 关于北极放大效应的物理机制解释。图片来源：EOS
图15 在平均态（左侧）和北极增暖（类似北极涛动负位相）、极地涡旋减弱的状态（右侧）的西风急流不同表现，可以看到北极进一步增暖后会导致西风减弱和南北侧冷暖气团更显著的交换，造成极端冷暖事件增多。图片来源：NOAA
在近期，南北极部分地区突发显著升温。在南极，东南极洲威尔克斯地一侧出现了异常增暖，康科迪亚站在3月18日录得-11.5°C的最高气温（整点最高为-12.2°C），刷新该科考站3月最高纪录，并高出了当地3月每日平均最高气温（-48.7°C）35°C以上。而在3月14-16日，北极点附近也录得了接近0°C的异常偏高温度。
简要结论：
1.这次事件直接原因，是持续数日的短期极端天气系统过程，且南北极的升温分别是两个独立天气系统所致，只是时间上巧合。它的异常程度很大，但影响时间短，影响区域也是南北极的部分地带，不是持续许久、覆盖全极地的异常，更不是一个永久改变极地气候、持续如此的开端。南北极的剧烈增暖，分别由极端的暖高压和强气旋活动所致。
2.但要说这是偶然的、孤立的事件，也是不合理的。这类短期极端天气过程的频率和强度，和气候变化密切关联。在气候变化形势愈发严峻的未来，这样的事件会更频繁且强度更强。
————————我叫分割线————————
I. 引言：如何认识两极的极端高温
要分析这个问题，可以从“南北两极同时出现异常高温”这个话题入手。
“南北两极”这个地域范围是什么呢？从图1所示的3月中旬气温分析实录看，南极增温的区域主要在东南极洲东部威尔克斯地、维多利亚地等地、占据了南极洲约1/5的面积，而北极地区则是北极点附近的北冰洋洋盆区、格陵兰岛大部和巴伦支海-新地岛一侧。可以看到这两地的增温影响很大，但也不是整个极地区域。
“异常高温”是指【气温比当地多年平均同期显著偏高】，气候学上把偏离多年平均的基准的程度称为【距平】。比如这次南极极端高温过程里，康科迪亚站整点最高气温录得-12.2°C（总体最高是-11.5°C），远超出当地3月平均最高温度（-48.7°C），即气温正距平超过35°C，也刷新了当地3月高温极值纪录。而北极点附近北冰洋没有固定测站，但根据卫星反演等资料推断，3月16日北极点温度也一度接近0°C，高出了同期平均约30°C。
而“同时”却只能说是个巧合—因为它们时间实际上是差了3-5天，而且分别是互相独立的、不同的天气系统所致，并非有关联。
此外，这个标题还隐藏了一个非常关键的信息—这些异常高温并不是持续存在，更不是彻底大幅改变了气候状态，而只是短期过程。事实上在本月初南极总体甚至还偏冷（图4），而最近几日康科迪亚站（图5）和北极点都已经明显降温，甚至已接近恢复到历史同期水平。
异常幅度极大，持续时间只有数日，影响范围大约是数百万平方千米……符合这些条件的，正是【极端天气系统】。它既有异常幅度极大的【极端性】，又有【天气系统】的影响时空尺度。
下文我们将以这条线索，开始分析这一直接成因。
II. 天各一方：天涯两极共旋舞
造成南北极异常高温的极端天气系统，恰好是两个“相反”的系统—影响南极的是一个强烈暖性反气旋（阻塞高压），而影响北极的却是一个强烈的气旋（低压）。有趣的是，由于两个半球科氏力（地转偏向力）相反，这两个系统反而都是逆时针旋转，也颇为天涯共舞。
II-1 冰穹燠暖：南极暖高压的记录
从2022年3月18日的500hPa-对流层中层（约5200-5600m高度）的天气图（图6）可以看到，造成东南极洲众多地区极端偏暖的天气系统是一个强烈暖高压—它中心的气压明显偏高，且伴随有显著的暖气团中心，这类孤立深入高纬度地区的暖高压也被称作阻塞高压。在它的控制下，南极内陆冰穹出现了异常的晴朗温暖的天气；同时阻塞高压西侧的强烈偏北风将中低纬度的暖气团泼洒向冰原，也促进了这一急剧的升温（图7）。
那么，这种极端阻塞高压是如何形成的？阻塞高压本质上，是中高纬度西风带里的一种波动。在北半球，这样的天气系统并不少见—它可以通过海陆差异和地形激发形成。但南半球中纬度绝大部分区域被海洋占据，这样稳定热力、地形作用也很难存在。那么它就必须要有极强的短期瞬变扰动异常，作为热力与动力源来激发。
作为西风带的波动，我们可以通过波作用通量进行追溯。从图9的结果可以看出，这个阻塞高压，是由中纬度南印度洋的扰动向东南方传播发展而来；而这个扰动曾路过莫桑比克海峡南侧附近，当地显著的对流活动释放的水汽凝结热量（潜热）更是为扰动发展提供了重要热源。
而由于这类瞬变扰动持续时间很短，很容易被随后发展的扰动更替，这个阻塞高压也在20日起逐渐减弱，飘散在沉睡了千万年的冰原，各地的气温也随即开始纷纷下降；但它或许在无瑕冰原即将沉入长夜之际，唤醒了曾经的夏日光华，也警醒着我们极端天气事件已愈发频繁。
2.2 黎明长啸—北极气旋的漫卷
和南极直接的暖高压控制不同，北极这次异常升温却是靠一次强气旋的呼啸（图10）。随着它深入极地，气旋东南侧和润辽阔的东南风也磅礴北上，为这片即将从极夜苏醒的海洋送来最早的春暖。
那么，为什么这次气旋能如此强盛且深入极地？追溯这个气旋的发展史（图11），可以看到它其实是出自北美东海岸一个快速发展的锋区，冷暖交织间的斜压能，和海洋里湾流提供的巨大热量让这个气旋急剧发展，中心气压一度下降到930hPa—这在中高纬度锋面气旋里算是极强了。
而它的特殊路径也和周边的喧嚣相关—在它的西北侧，也就是加拿大北极群岛也有气旋活动（图12）。在气旋间的互旋效应的推动引导下，它一路向东北方向远征，成为北冥破晓之际的“春风”。
此外，这次气旋的急剧发展在欧亚大陆也有了回声—它激发的波列让西伯利亚冷空气也重新活跃。先前数日北京曾盛放片刻的春雪，也飞舞着天涯之外的长风回音。
III. 无声的变迁：气候变化在其中的作用
之前的分析是直接的短期极端天气过程解释，也说明了它不是长期持续的气候状态，更不是彻底的新气候状态建立。
但是，19世纪后半叶以来、人类活动为主导的气候变化，真的没有影响么？它也是站在背后的魅影。
在过去一百多年里，全球表面平均气温出现了显著升高的趋势。而如果我们明察秋毫，会发现不同区域温度升高幅度明显不同，其中最剧烈的正是北极圈以内地区，以及南极沿海部分区域（如南极半岛），高出了全球平均3-5倍甚至更多（图13）。这一如同被放大镜聚焦现象称作“极地放大效应”，也让当地成为面临气候变化挑战的最前沿与最脆弱地区。
关于极地放大效应的成因解释众多，而目前最为广泛认可的，是显著的反照率反馈主导所致：在气温升高的情况下，极地海冰和陆地冰川积雪融化加剧，而裸露出的海表或陆地表面较冰雪偏暗，反射太阳光的能力（反照率）下降，从而吸收更多太阳辐射并促进气温进一步升高，造成恶性循环式的正反馈。此外，北极增温还会影响到云和气溶胶的变化，也会影响到北极的气温进一步变化（图14）。
而气候变化不仅仅是平均状态的改变，还代表着更极端天气事件频率的显著升高。前文曾提及的西风急流，正是由极地和中低纬度间的冷暖差异所驱动。但由于气候变化和极地放大效应，这一差异有所缩小，西风急流的“天堑”和有所松动，导致极地和外界的南北向热量交换更容易发生，也会促进极地更极端、更频繁的暖事件（图15）。
这正是一个令人不安的缩影。当冰雪消释后的余泪愈发灼热，当温度计的读数在无言里攀升—或许在这天涯一隅，足以瞥见笼罩天下的气候变化魅影；而这些事件也会有不绝的回音—或许是短期极端过程通过遥相关造成另一片天涯的极端天气，也会是极地气候变化进一步造成全球的气候影响。
这一隅天地的未来会如何沉浮破碎？而更辽阔的天地，也会因此有怎样的回响呢？
图1 2022年3月18日南极地区温度偏离1979-2000年同期平均的距平（单位：℃）。注意，这不是实际温度。图片来源：climatereanalyzer.org
图2 同图1，但为3月15日北极地区的气温距平
图3 南极康科迪亚站3月16日到18日的气温纪录（第三列即为气温，单位℃）
图4 同图1，但为3月1日南极洲温度距平（显示出总体偏低0.6℃）
图5 康科迪亚站过去30天气温演变，可以看到21日气温已有明显下降
图6 3月18日南极地区对流层低层（850hPa）温度异常与对流层中层（500hPa）高度场异常分析，两张图的橙色圈均圈出了造成本次极端偏暖阻塞高压的身影。
图7 3月18日南极地区850hPa高度温度图，绿圈处即康科迪亚站。可以看到有显著的偏北风携带暖气团深入南极内陆。图片来源：https://t.cn/R5rxSpx
图8 同图7，但为对流层中层（500hPa）风场。橙色圈即阻塞高压。
图9 3月15日全球向外辐射长波异常（填色，反应对流活动异常）和200hPa波作用通量（彩色箭头）分析图。可以看到从莫桑比克海峡对流活跃区（红色）激发的波列（黑色箭头）向东南传播到了东南极洲，形成本次的阻塞高压（橙色）。图片来源：JMA
图10 同图7，但为3月16日北极地区表面气温和风场，红色圈为深入北极的气旋，橙色箭头为直接造成大幅增暖、汇入气旋的暖平流可以看到北极点附近已升高至接近0℃。
图11 北京时间3月14日早晨的北大西洋地面天气图，可以看到图片上侧、位于格陵兰岛西南方的本次主角，此时它的中心最低气压下降至930hPa。图片来源：美国海洋与大气管理局（NOAA）
图12 北美地区3月15日地面天气图，可以看到上方的三个气旋一字排开，最右侧即本次造成北极短期强烈升温的强气旋。
图13 1880-2020年间，地球表面气温在不同纬度（纵坐标）和年代（横坐标）的距平（基准值为1951-1980年平均）。图片来源：美国航天局（NASA）
图14 关于北极放大效应的物理机制解释。图片来源：EOS
图15 在平均态（左侧）和北极增暖（类似北极涛动负位相）、极地涡旋减弱的状态（右侧）的西风急流不同表现，可以看到北极进一步增暖后会导致西风减弱和南北侧冷暖气团更显著的交换，造成极端冷暖事件增多。图片来源：NOAA
1.记录下有个狗变着法说我无知(长话短说)。
2.至死是少年。永远有少年的朝气和心态。
3.我频繁的发朋友圈只是为了记录表达和朋友互动，现在翻看前几天几周几个月发的动态都能再次感受到当时的快乐，一定一定要频繁的记录，因为快乐会被时间淡忘。
4.喜欢会变，至少目前我还是愿意主动的，那就再试试吧(热脸贴冷屁股真是不爽呢)。
5.快乐是种选择，其实很简单，感谢给我讲故事的朋友。
2.至死是少年。永远有少年的朝气和心态。
3.我频繁的发朋友圈只是为了记录表达和朋友互动，现在翻看前几天几周几个月发的动态都能再次感受到当时的快乐，一定一定要频繁的记录，因为快乐会被时间淡忘。
4.喜欢会变，至少目前我还是愿意主动的，那就再试试吧(热脸贴冷屁股真是不爽呢)。
5.快乐是种选择，其实很简单，感谢给我讲故事的朋友。
说喜欢你的人可能很多，但懂得照顾你情绪的人才最难得。细节里的温柔，有心者不用教，无心者教不会☀
ʙʟᴜᴇ •͈ᴗ•͈ ♡
随手拍
频繁记录，因为值得凡是过往，皆为序章
愿所有美好如期而至
✨你只管善良，上天自有安排✨祝我们都能在鸡零狗碎里找到闪闪的快乐✨如果没有特别幸运，那就请特别努力慢品人间烟火色，闲观完事岁月长
ʙʟᴜᴇ •͈ᴗ•͈ ♡
随手拍
频繁记录，因为值得凡是过往，皆为序章
愿所有美好如期而至
✨你只管善良，上天自有安排✨祝我们都能在鸡零狗碎里找到闪闪的快乐✨如果没有特别幸运，那就请特别努力慢品人间烟火色，闲观完事岁月长
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