2024年下半年的第一场雪，来的似乎比以往更早一些。早在9月初，新疆、内蒙古、黑龙江等北方多地就迎来了降雪，比往年早了一个多月。初雪提前的现象还发生在北京，在过去不久的国庆节期间，北京的山区竟也飘起了小雪花。预计本周，全国大部地区还将迎来两股强冷空气，气温将遭遇“断崖式”下降。
9月中旬，新疆禾木迎来降雪
（图片来源：新疆广播电视台）
10月2日，北京门头沟区百花山残余积雪
（图片来源：魏科摄）
初雪来得早，这是否预示着一个寒冷的冬天？即将到来的冬天，会比以往更冷、来得更早吗？
冬天为什么这么冷？冷空气从哪来？
我们不妨先从冬季变冷的机制说起。中国整体位于中纬度，大部分地区四季分明，由夏季到冬季的冷热转换是由于太阳直射点移动造成的风带和气压带的季节移动。在冬季，西北风将西伯利亚的强冷空气带进并横扫中国，造成大幅度降温和大风天气。
与大多数人所想的不同，冷空气真正的“老窝”并非西伯利亚，而是在北极。在北半球冬季，由于接收到的太阳辐射较少，北极近地面形成冷性高压，高空则对应低压，在地转偏向力和山地地形的作用下形成极地涡旋，这就是冷空气的仓库。在涡旋变弱时，来自低纬度的气团就会挤压北部冷空气使其向南移动。
经统计，欧亚大陆95%的冷空气都要经过西伯利亚中部（70°-90°E，43°-65°N)地区，并在那里积累加强，我们称其为“寒潮关键区”。经过寒潮关键区后，冷空气通常以三条典型路径从中路、东路或者西路进入我国。在一次又一次冷空气的影响下，我国各地气温显著降低，逐步进入秋冬季节。每次降温过程又常伴随着降雨，所以会有“一场秋雨一阵寒”的说法。
（图片来源：中国气象局气象宣传与科普中心）
时间上，冷空气一般会在9月开始“发力”。从冷空气的路径可以看到，我国的西北地区最早迎接冷空气的到来，因此9月降雪并不罕见，只不过今年的降雪比往常稍早了一些。而对于河北、内蒙古和东北地区，9月飘雪虽不常见，但是也属于正常现象，当冷空气势力较强，大气0℃层接近地面，就可能产生降雪。
初雪来得早，今年冬天会更冷吗？
我们常说某一年的冬天是暖冬或者是冷冬，依据往往只是个人的体感或者是个别几天的异常天气。事实上，我国对于“冷冬”和“暖冬”有明确的国家标准（《GB/T 21983-2020 暖冬等级》和《GB/T 33675-2017 冷冬等级》），主要通过全国冬季三个月的平均气温来定义，根据该年冬季平均气温与多年冬季平均为温度差值（距平值）与标准差 （描述序列偏离其平均状况的统计量）来判断。在空间上分为单站和全国两大范围，全国暖冬取决于单站暖冬的占比。
判定冷/暖冬的国家标准
（图片来源：中国气象报社）
至于即将到来的冬天是否会更冷，这属于短期的气候预测，预测难度非常大，不是凭借初雪的早晚就能够给出结论的。冬天是“暖冬”还是“冷冬”受到厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、北极涛动（AO）等多种要素的影响，其中最受关注的要属具有最强年际影响的ENSO现象。ENSO是指热带太平洋区域的周期性气候波动现象，分为厄尔尼诺和拉尼娜两种类型。
厄尔尼诺是指赤道太平洋中、东部海水表面温度异常升高的现象，通常持续数个月到一年左右。它对全球气候和天气模式有显著影响，尤其在太平洋周边地区。在厄尔尼诺时期，太平洋中部和东部的海水温度异常升高，通常会导致全球气候变暖。对于中国而言，厄尔尼诺一般会使冬天偏向更暖，特别是在南方地区引发气温上升、降水减少。
拉尼娜现象的主要特征是赤道太平洋中、东部海水表面温度异常降低，往往会带来全球气候变冷。拉尼娜通常使中国冬天偏冷，尤其是在北方地区，可能出现更低的气温和更多的降雪。因此，预报ENSO的发展演变对于预测中国冬季气温十分重要。
面对气候异常现象，我们可以通过密切观测海温变化，利用统计模型、气候模式和人工智能等各种算法对ENSO进行预报。根据美国哥伦比亚大学国际气候研究所（IRI）10月发布的最新报告，预计2024年10月有60%的可能出现拉尼娜现象，并将持续到2025年春季结束。因此今年冬天相较于往年可能会更倾向于出现“冷冬”。
拉尼娜现象和厄尔尼诺现象的产生原因和影响
（图片来源：NOAA）
为什么全球变暖，冬天还比以前更冷？
这又带来一个大家关注的新问题：不是全球变暖吗，怎么还会有“冷冬”发生呢？其实，“全球变暖”是一种长时间的气候概念，而“冷冬”和“暖冬”描述的气候状态时间尺度更小。前者是一种长期的、平均水平上的变化，指的是全球平均温度的变暖；而后者是在年与年间的变化。
前文提到“冷冬”和“暖冬”在空间上有多个尺度，这种定义不像大家想象的那样，用一个词轻易地定义整个中国的冷暖状况。在整个中国区域内，不同地区在同一个冬天的冷暖状况往往是不同的，比如2022-2023年冬天就呈现北方较冷南方较暖的不均匀状况；从时间上来看，即使是同一个冬天，前冬和后冬也可能由于天气系统和大气环流的变化呈现不同的冷暖状况，对于多个时间和空间尺度的天气平均冷暖状态进行描述，我们的结论于科学于社会才是有意义的。因此，“全球变暖”与“冷冬”、“暖冬”属于不同时间尺度的气候概念，两者并不冲突。
除了“冷冬”以外，大家可能还常常听到“百年一遇的寒潮”这样的描述。这种极端冷事件与全球变暖也不冲突，因为它只是几天内的天气冷暖状况的波动，时间尺度更短。
那么，全球变暖和极端冷事件是否存在某种关系呢？回答这个问题，我们还是要强调“不均匀”的概念。尽管证据表明随着全球变暖，极端冷事件的频率、强度和持续时间显著减少，但是不同强度的极端冷事件的发生频率变化不同。在北半球，弱冷事件的频率、持续时间显著减少，但是强冷事件的变化并不明显，甚至在西伯利亚和加拿大还显示出增加趋势，因此在全球变暖的同时，出现极端冷事件并不奇怪。
1959年至2020年期间，极端冷事件频率(a)、持续时间(b)、最大强度(c)、投影面积(d)、平均强度(e)、平均面积(f)、总量级(g)和总面积 (h)的变化。（图片来源：参考文献[1]）
那么中国的极端冷事件将如何变化呢？研究表明，中国百年来的极端冷事件的发生频率和强度及持续时间都在下降，但是在不同地区，“冷事件”常常发生，比如2023年北方的极端冷事件可称为1959年以来之“最”，华北、黄淮、东北地区和内蒙古的区域平均气温为1961年以来历史同期最低。12月中旬，全国78个国家气象观测站的最低气温跌破12月历史极值，北京经历了继1951年以来最长的连续低温。
天气现象在我们的生活中，与社会和个人都息息相关。对于国家和政府而言，预测“暖冬”“冷冬”现象可以对天气现象有宏观和全局的把握，从而出台便民利民的气候政策。对于我们个人来说，相比整体冷暖冬，家门口的天气波动和预警信息更重要，2024年的冬天是否将迎来“冷冬”，受到许多复杂因素的影响，但在已有的预报信息提示我们可能到来的寒冷冬天时，希望大家多关注预警信息，都穿暖衣盖够被，不要感冒啦！
参考文献：[1] He, Y., Wang, X., Zhang, B. et al. Contrast responses of strong and weak winter extreme cold events in the Northern Hemisphere to global warming. Clim Dyn 61, 4533–4550 (2023). https://doi.org/10.1007/s00382-023-06822-7[2] 王冰杰,孙颖,胡婷,等.基于再分析资料的近百年中国极端冷事件的变化[J].气候变化研究进展,2023,19(04):403-417.
作者：潘容筠
作者单位：中国科学院大气物理研究所
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