2024年下半年的第一場雪，來的似乎比以往更早一些。早在9月初，新疆、內蒙古、黑龍江等北方多地就迎來了降雪，比往年早了一個多月。初雪提前的現象還發生在北京，在過去不久的國慶節期間，北京的山區竟也飄起了小雪花。預計本週，全國大部地區還將迎來兩股強冷空氣，氣溫將遭遇“斷崖式”下降。

9月中旬，新疆禾木迎來降雪 （圖片來源：新疆廣播電視臺）

10月2日，北京門頭溝區百花山殘餘積雪 （圖片來源：魏科攝）

初雪來得早，這是否預示着一個寒冷的冬天？即將到來的冬天，會比以往更冷、來得更早嗎？

冬天爲什麼這麼冷？冷空氣從哪來？

我們不妨先從冬季變冷的機制說起。中國整體位於中緯度，大部分地區四季分明，由夏季到冬季的冷熱轉換是由於太陽直射點移動造成的風帶和氣壓帶的季節移動。在冬季，西北風將西伯利亞的強冷空氣帶進並橫掃中國，造成大幅度降溫和大風天氣。

與大多數人所想的不同，冷空氣真正的“老窩”並非西伯利亞，而是在北極。在北半球冬季，由於接收到的太陽輻射較少，北極近地面形成冷性高壓，高空則對應低壓，在地轉偏向力和山地地形的作用下形成極地渦旋，這就是冷空氣的倉庫。在渦旋變弱時，來自低緯度的氣團就會擠壓北部冷空氣使其向南移動。

經統計，歐亞大陸95%的冷空氣都要經過西伯利亞中部（70°-90°E，43°-65°N)地區，並在那裏積累加強，我們稱其爲“寒潮關鍵區”。經過寒潮關鍵區後，冷空氣通常以三條典型路徑從中路、東路或者西路進入我國。在一次又一次冷空氣的影響下，我國各地氣溫顯著降低，逐步進入秋冬季節。每次降溫過程又常伴隨着降雨，所以會有“一場秋雨一陣寒”的說法。

（圖片來源：中國氣象局氣象宣傳與科普中心）

時間上，冷空氣一般會在9月開始“發力”。從冷空氣的路徑可以看到，我國的西北地區最早迎接冷空氣的到來，因此9月降雪並不罕見，只不過今年的降雪比往常稍早了一些。而對於河北、內蒙古和東北地區，9月飄雪雖不常見，但是也屬於正常現象，當冷空氣勢力較強，大氣0℃層接近地面，就可能產生降雪。

初雪來得早，今年冬天會更冷嗎？

我們常說某一年的冬天是暖冬或者是冷冬，依據往往只是個人的體感或者是個別幾天的異常天氣。事實上，我國對於“冷冬”和“暖冬”有明確的國家標準（《GB/T 21983-2020 暖冬等級》和《GB/T 33675-2017 冷冬等級》），主要通過全國冬季三個月的平均氣溫來定義，根據該年冬季平均氣溫與多年冬季平均爲溫度差值（距平值）與標準差 （描述序列偏離其平均狀況的統計量）來判斷。在空間上分爲單站和全國兩大範圍，全國暖冬取決於單站暖冬的佔比。

判定冷/暖冬的國家標準 （圖片來源：中國氣象報社）

至於即將到來的冬天是否會更冷，這屬於短期的氣候預測，預測難度非常大，不是憑藉初雪的早晚就能夠給出結論的。冬天是“暖冬”還是“冷冬”受到厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）、北極濤動（AO）等多種要素的影響，其中最受關注的要屬具有最強年際影響的ENSO現象。ENSO是指熱帶太平洋區域的週期性氣候波動現象，分爲厄爾尼諾和拉尼娜兩種類型。

厄爾尼諾是指赤道太平洋中、東部海水錶面溫度異常升高的現象，通常持續數個月到一年左右。它對全球氣候和天氣模式有顯著影響，尤其在太平洋周邊地區。在厄爾尼諾時期，太平洋中部和東部的海水溫度異常升高，通常會導致全球氣候變暖。對於中國而言，厄爾尼諾一般會使冬天偏向更暖，特別是在南方地區引發氣溫上升、降水減少。

拉尼娜現象的主要特徵是赤道太平洋中、東部海水錶面溫度異常降低，往往會帶來全球氣候變冷。拉尼娜通常使中國冬天偏冷，尤其是在北方地區，可能出現更低的氣溫和更多的降雪。因此，預報ENSO的發展演變對於預測中國冬季氣溫十分重要。

面對氣候異常現象，我們可以通過密切觀測海溫變化，利用統計模型、氣候模式和人工智能等各種算法對ENSO進行預報。根據美國哥倫比亞大學國際氣候研究所（IRI）10月發佈的最新報告，預計2024年10月有60%的可能出現拉尼娜現象，並將持續到2025年春季結束。因此今年冬天相較於往年可能會更傾向於出現“冷冬”。

拉尼娜現象和厄爾尼諾現象的產生原因和影響 （圖片來源：NOAA）

爲什麼全球變暖，冬天還比以前更冷？

這又帶來一個大家關注的新問題：不是全球變暖嗎，怎麼還會有“冷冬”發生呢？其實，“全球變暖”是一種長時間的氣候概念，而“冷冬”和“暖冬”描述的氣候狀態時間尺度更小。前者是一種長期的、平均水平上的變化，指的是全球平均溫度的變暖；而後者是在年與年間的變化。

前文提到“冷冬”和“暖冬”在空間上有多個尺度，這種定義不像大家想象的那樣，用一個詞輕易地定義整個中國的冷暖狀況。在整個中國區域內，不同地區在同一個冬天的冷暖狀況往往是不同的，比如2022-2023年冬天就呈現北方較冷南方較暖的不均勻狀況；從時間上來看，即使是同一個冬天，前冬和後冬也可能由於天氣系統和大氣環流的變化呈現不同的冷暖狀況，對於多個時間和空間尺度的天氣平均冷暖狀態進行描述，我們的結論於科學於社會纔是有意義的。因此，“全球變暖”與“冷冬”、“暖冬”屬於不同時間尺度的氣候概念，兩者並不衝突。

除了“冷冬”以外，大家可能還常常聽到“百年一遇的寒潮”這樣的描述。這種極端冷事件與全球變暖也不衝突，因爲它只是幾天內的天氣冷暖狀況的波動，時間尺度更短。

那麼，全球變暖和極端冷事件是否存在某種關係呢？回答這個問題，我們還是要強調“不均勻”的概念。儘管證據表明隨着全球變暖，極端冷事件的頻率、強度和持續時間顯著減少，但是不同強度的極端冷事件的發生頻率變化不同。在北半球，弱冷事件的頻率、持續時間顯著減少，但是強冷事件的變化並不明顯，甚至在西伯利亞和加拿大還顯示出增加趨勢，因此在全球變暖的同時，出現極端冷事件並不奇怪。

1959年至2020年期間，極端冷事件頻率(a)、持續時間(b)、最大強度(c)、投影面積(d)、平均強度(e)、平均面積(f)、總量級(g)和總面積 (h)的變化。（圖片來源：參考文獻[1]）

那麼中國的極端冷事件將如何變化呢？研究表明，中國百年來的極端冷事件的發生頻率和強度及持續時間都在下降，但是在不同地區，“冷事件”常常發生，比如2023年北方的極端冷事件可稱爲1959年以來之“最”，華北、黃淮、東北地區和內蒙古的區域平均氣溫爲1961年以來歷史同期最低。12月中旬，全國78個國家氣象觀測站的最低氣溫跌破12月曆史極值，北京經歷了繼1951年以來最長的連續低溫。

天氣現象在我們的生活中，與社會和個人都息息相關。對於國家和政府而言，預測“暖冬”“冷冬”現象可以對天氣現象有宏觀和全局的把握，從而出臺便民利民的氣候政策。對於我們個人來說，相比整體冷暖冬，家門口的天氣波動和預警信息更重要，2024年的冬天是否將迎來“冷冬”，受到許多複雜因素的影響，但在已有的預報信息提示我們可能到來的寒冷冬天時，希望大家多關注預警信息，都穿暖衣蓋夠被，不要感冒啦！

參考文獻：

[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] 王冰傑,孫穎,胡婷,等.基於再分析資料的近百年中國極端冷事件的變化[J].氣候變化研究進展,2023,19(04):403-417.

作者：潘容筠

作者單位：中國科學院大氣物理研究所