比北极点还冷的地方，在山西

2月8日7点左右，大同和北极点的温度对比图

（图片来源：中国气象爱好者）

本文转载自公众号“科学大院”

作者：陈可鑫

单位：集美大学

地球温度的变化主要受到太阳辐射的影响。在地球上，随着纬度的增加，太阳直射角减小，地面接收到的太阳辐射也逐渐减弱。因此，从赤道到两极，温度逐渐降低。尤其是在冬季，太阳直射点位于南半球，北极地区出现极夜现象，气温通常低于零下 20℃。

北半球冬季，太阳直射点位于南半球，北极地区出现极夜 （图片来源：ThingLink）

如果仅考虑太阳辐射的因素，北极圈内的温度理应是北半球冬季全球最低的。然而，现实远比简单的单一因素影响要复杂得多：地理环境、大气环流和气候变化等多重因素共同作用，最终决定了地球地表温度的分布。

在地球上，陆地被广阔的海洋所环绕， 海洋和陆地的热力性质差异是影响气温变化的关键因素之一。 陆地的比热容比海洋要小得多，这意味着陆地的温度变化比海洋更为剧烈。简单来说，陆地升温更快，降温也更迅速，尤其是在冬季，陆地的降温速度比海洋更为显著，导致一些内陆地区的气温比海洋地区更低。

海陆热力差异导致海陆风的形成

（图片来源：Britannica）

以北欧为例，尽管瑞典和挪威位于较高纬度，但它们的西部临近挪威海和北海，且受到北大西洋暖流的调节作用，因此这些国家的冬季气温相较于同纬度的内陆地区（如北京）要温暖得多。而位于内陆的山西大同则完全不同， 它坐落在黄土高原上，远离海洋，气温更容易出现剧烈的变化， 特别是冬季，冷空气侵袭导致气温骤降的影响更为显著。

1月世界平均气温分布图

我国北方内陆地区温度明显低于全球其他同纬度地区

（图片来源：中学地理教材）

此外，大同的地理特点也加剧了这种降温效应。大同位于海拔约 1000  米的高原盆地， 这种高纬度、高海拔的内陆盆地地形，使其成为冷空气的天然“蓄水池”。 每年冬季，西伯利亚高压带来的干冷空气长驱直入，并在盆地内滞留堆积。由于盆地的封闭性，冷空气容易在低洼地带积聚，造成地面气温剧烈下降。近地面比上层温度还低的逆温现象抑制了空气对流，因此天气多晴冷无云。晚上，地面还会向外发射长波辐射，同时缺少了云层的“保温”作用，导致热量大量损失，进一步加剧了寒冷天气的持续。

山西地形高度示意图

（图片来源：http://www.ditu114.com/ditu/301.html）

除了地理因素之外，此次大同遭遇极端低温天气还与极涡分裂现象有关。

极地涡旋（简称为极涡）是位于极地上空的低压系统，它通过逆时针旋转的气流将冷空气“困”在极区，阻止其向南扩展。 但当极涡发生分裂时，冷空气就能突破束缚，向南蔓延，侵袭中纬度地区。这一过程涉及到大气中的温度梯度和风场变化，通常发生在暖气团与冷空气的交互作用下。简单来说，当暖空气向北移动时，它能够将冷空气从极圈“挤”出去，形成大规模的寒潮事件，带来极端低温和恶劣天气。

2018年2月一次极涡分裂事件示意图。填色为10hPa高度上的位势高度，颜色由蓝到黄表示气柱高度从低到高，反映气温从冷到暖。

（图片来源：参考资料[3]）

极涡分裂引发的寒潮，尤其在北半球，往往具有极端性。例如 2021 年 1 月的极涡分裂引发了一次广泛的寒潮事件，影响了北美、欧洲和亚洲的大部分地区。特别是美国的德克萨斯州，经历了自 1989 年以来最严重的寒潮事件，气温降至零下 18°C 以下，导致大规模电力中断、交通瘫痪。而 当冷空气从极区南下时，北极点反而因极涡分裂南下而短暂升温，出现“此消彼长”的温差现象。 这也是为什么大同的温度会低于北极点的一个重要原因。

在 2 月 6 日前不久，大量暖空气从西西伯利亚进入北极，把极涡“挤”了下来，使得极涡内的冷空气开始“暴走”南下，导致了中纬度地区的极端低温。从 2 月 6 日凌晨开始，我国东部地区经历了强烈的寒潮大风事件，气温骤降至冬季最低点。特别是在上海，2 月 8 日的徐家汇气象台温度一度暴跌至零下 4.2°C，创下近 35 年来 2 月的最低气温。此次寒潮不仅影响了上海，还波及了整个东部沿海地区，包括山西大同，进一步加剧了当地的低温天气。

在近期国内出现的极端寒潮事件中，全球气候变暖的影响也不容忽视。随着全球气温的持续升高，气候变化对极端天气气候事件的影响愈加深远。 2025 年 1 月 10 日，世界气象组织已确认 2024 年为有记录以来最暖的年份，比工业化前的水平高出了约 1.55°C。尤其是北极地区，温度升高的幅度远超其他地区，这一现象被称为“北极放大效应”。

2024年全球地表温度相较于1951年至1980年平均温度（基准温度）的偏差。红色表示高于基准温度，蓝色表示低于基准温度。

（图片来源：NASA）

“北极放大效应”导致南北温差逐渐减小，进而影响了全球大气环流模式。中纬度地区高空的西风带，是在北极极涡外环绕全球一周的强大气流，它是由上升的赤道暖空气在向两极运动过程中受地球自转影响而偏转形成。

西风带就像是地球大气环流中的一根“皮筋儿”，其松紧程度取决于赤道和极地之间的温度差。 当温差较大时，西风带流动较强，冷空气被束缚在极地。而随着全球变暖，南北温差减小，西风带环流变弱，这根“皮筋儿”变松了。当暖空气北上或极涡分裂南下时，冷暖空气的南北交汇现象会变得更加剧烈。 西风带上大尺度波动的增强，会使中纬度地区的天气过程变得更加极端，并且持续时间更长。

强西风带（左图）与西风带波动时（右图）对冷空气约束情况的差异

（图片来源：NOAA）

回顾 2021 年 1 月，大同曾创下零下 32°C 的历史极值，当时的寒潮与今年的极端低温现象极为相似。极涡分裂、西风带的强烈西北风和气候变化的叠加效应，已使这种极寒事件越来越频繁。随着气候系统的变化，我们对“正常气候”的认知也面临着挑战。

2025 年大同的极寒并非偶然事件，而是全球气候系统不稳定的一个缩影。正如 2022 年格陵兰冰盖单日融化 60 亿吨，或 2024 年北极圈内 32°C 高温的异常，这些极端天气事件正向我们发出警告： 气候系统的平衡正在被打破。 北极放大效应与极涡的不稳定性已成为新常态。现在至未来的每一次寒潮，都可能是自然规律与人类活动的双重叙事。而应对气候变化，或许比抵御严寒更迫在眉睫。

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