Attribution of storm track activity to instantaneous upper-level jets yields new insights into the North Pacific midwinter minimum

中纬度上方的气层从未静止。它是一条奔腾不息的空气之河，将天气系统从西向东输送。在这股流动之中，有两个截然不同的特征决定了我们所经历的天气：急流和风暴路径。急流是高空一条狭窄、强劲且快速移动的风带，扮演着天气系统的“方向盘”角色。风暴路径则是这些系统行进的路径，是一个低压系统（或称气旋）诞生、成长并移动的走廊。这些风暴带来了塑造季节的雨、雪和风。科学家们早已知晓，这些风暴的强度通常取决于极地冷空气与热带暖空气之间的温差。温差越大，能够为风暴提供燃料的能量就越多。

然而，大自然有时会违背简单的逻辑。在以冬季猛烈风暴闻名的北太平洋地区，发生了一些奇怪的现象。随着冬季加深，南北之间的温差达到顶峰，急流也变得最为强劲。按照所有常规规则，这本应是风暴活动最频繁的时期。然而，情况却恰恰相反。在隆冬时节，风暴路径反而减弱，就在大气引擎全速运转之时，却达到了一个寂静的极小值。这种违反直觉的下降现象让研究人员困惑了几十年，引发了许多关于为什么大气似乎会关闭其自身最强劲引擎的理论。

由冈嶋圣（Satoru Okajima）和斯彭格勒（Thomas Spengler）开展的一项新研究，通过改变我们观察急流的方式，为这个谜题提供了全新的视角。研究人员不再将急流视为一个贯穿整个冬季的单一、稳定的平均值，而是对急流进行了逐瞬时的观察。他们发现，我们所看到的单一且合并的急流，实际上是两种在不同时间出现的截然不同的风带在统计学上的平均结果。其中一类是副热带急流，它位置更靠近赤道，受热带空气环流边缘驱动；另一类是极锋急流，它位于更北的位置，直接由冷暖气团的交锋驱动。

研究人员利用先进的计算机分析技术，筛选了数十年的天气数据，精确识别出每种类型的急流在何时何地出现。他们发现，在冬季中期的北太平洋，副热带急流是主要的参与者，其出现频率远高于其对应的极地对应物。这种频繁的存在使得在长期平均值的视角下，看起来像是一条单一且强大的合并急流。然而，副热带急流的行为方式与极锋急流不同。尽管它速度极快，且位于温差剧烈的区域之上，但在产生风暴方面却表现得异常低效。研究表明，即便副热流创造了强大的背景风，它也无法将这种力量转化为大型且充满能量的风暴系统。

相比之下，当极锋急流出现时，它能更好地为风暴提供动力，但在北太平洋冬季最深处时，它的出现频率要低得多。研究人员还注意到，当极锋急流在冬季中期显现时，它往往比一年中的其他时期更加狭窄且卷曲。这种紧凑性实际上进一步抑制了风暴的生长。这些因素的结合解释了为何会出现“冬季中期的极小值”。这段寂静期并非由能量匮乏或大气对温差反应失效所导致，而是因为大气大部分时间都处于一种状态——即副热带急流占主导的状态——而这种状态本身就难以将可用能量转化为风暴活动。

这一发现挑战了长期以来认为急流是一个仅仅会变强或变弱的统一实体的观点。该研究表明，“冬季中期极小值”反映了该地区主导急流类型的季节性转变。在北大西洋，情况则有所不同；在那里，极锋急流在整个冬季都保持着主导地位，这就是为什么那里的风暴活动在季节最冷时达到顶峰。然而，北太平洋则受另一种节奏支配。研究人员得出结论，若要真正理解风暴的行为方式，科学家必须超越平均状况，密切关注风的特定瞬时状态。通过认识到急流是一个不断变化的、由不同类型组成的马赛克，而非一个单一固定的特征，我们才能更清晰地理解为什么北太平洋的风暴会在隆冬时节歇息。