近日，物理海洋教育部重点实验室在Nature旗下期刊Communications Earth & Environment（《通讯-地球与环境》）上，在线发表了题为“Hemispheric divergent trends in winter temperature drop days”（《北半球冬季降温日数的半球间反向趋势》）的最新研究成果。该成果由中国海洋大学博士毕业生王昊为第一作者，“筑峰人才工程”第一层次李建平教授以及英国埃克塞特大学Matthew Collins教授为共同通讯作者的科研团队合作完成。

　　在全球变暖的背景下，气温呈长期上升趋势，极端冷事件总体趋于减少。然而，与传统研究中将日气温相较于气候态的偏离程度作为判别低温事件的视角不同，研究团队通过引入“降温日”（Temperature Drop Day）这一衡量短期气温下降的指标，发现过去四十年来，北半球冬季低温天气并未呈现出全球一致的减少趋势，而是表现出显著的空间异质性。气温的突然下降对人类健康（如诱发呼吸道和心血管疾病）、基础设施韧性、能源消耗以及农业生产构成独特挑战，因此厘清冬季冷空气骤降的空间分布规律及驱动机制，对于科学防灾减灾具有重要意义。

　　基于过去四十年的再分析数据，研究团队发现北美洲中部和西部地区的冬季降温日数显著增加，而欧洲北部和西部地区则出现显著下降，形成一种典型的“冷北美-暖欧洲”（Cold North America-Warm Europe, CNWE）空间模态。这一发现打破了人们对全球变暖导致各地低温天气一致减少的传统认知，揭示了半球尺度上的反向趋势特征。

图1. 冬季降温日数半球反向趋势。

（a）1979–2024年冬季降温日数频率线性趋势的空间分布。两个黑方框代表CNWE（冷北美-暖欧洲）区域。（b）1979–2001年（橙色）与2002–2024年（蓝色）期间，Bootstrap重抽样的CNWE指数距平分布概率。北半球冬季（c）降温日数频率与（d）气温趋势的面积占比对比。

　　上述分异趋势的形成与大气环流的改变密切相关。研究指出，北半球极地涡旋的减弱呈现出明显的空间不对称性。欧洲上空的大气环流变得更加稳定，降温日减少；相反，北美西部上空极锋急流由西北向东南倾斜且变得更加曲折。这种波动的急流形态增强了逐日大气环流变率，使得来自高纬度的冷空气更容易向南入侵，从而导致北美降温日数显著增加。

　　为进一步探究这种半球不对称性的根本驱动力，研究团队利用CMIP6模式进行了归因分析。结果表明，热带东太平洋的长期变冷趋势，结合北极海冰的区域性减少，是塑造这种不对称环流的潜在主导因素。外部强迫起重要的辅助作用，温室气体（GHG）主要驱动了极地涡旋的整体减弱，但并非造成东西半球不对称的主因；人为气溶胶（AER）与自然强迫对极地涡旋减弱的不对称性起到了协同促进作用。

图2. 极地冬季大气环流趋势纬向不对称性的归因。1979–2019年多模式集合（MME）平均在200 hPa（a）–（c）和500 hPa（d）–（f）冬季位势高度趋势的纬向不对称分量（总趋势中减去纬向平均）。其中（a，d）为温室气体强迫，（b，e）为人为气溶胶强迫，（c，f）为自然变率强迫。不同外部强迫和AMIP模拟下，200 hPa（g）和500 hPa（h）冬季位势高度差的纬向半球不对称趋势。

　　该研究将气候变率、外部强迫与大气环流的动力学变化纳入统一的分析框架，从机理上解释了全球变暖背景下区域性冬季冷天气的长期趋势特征。强调了内部气候变率与外部自然及人为强迫在塑造区域气候变化中的协同作用。研究工作为理解中高纬度极端气候的物理起源提供了定量的科学依据，对深化冬季冷天气的认识也具有重要启示。

　　研究得到国家自然科学基础科学中心项目（42288101）、崂山实验室科技创新项目（LSKJ202202600）以及山东省自然科学基金重大基础研究项目（ZR2019ZD12）等联合资助。

文章引用：

Wang, H., J. -P. Li*, F. Zheng, M. Collins and F. Li, 2026: Hemispheric divergent trends in winter temperature drop days. Communications Earth & Environment, in press, https://doi.org/10.1038/s43247-026-03552-6.