เดือนธันวาคม 2565 และมกราคม 2566 เป็นช่วงที่สภาพอากาศในฤดูหนาวพัดถล่มภาคกลางและภาคตะวันออกของสหรัฐฯ
ในช่วงปลายเดือนธันวาคม ชาวอเมริกันจำนวนมากต้องหาอุปกรณ์กันหนาวเมื่ออากาศแถบอาร์กติกที่เย็นจัดผิดปกติไหลลงมาทางใต้และกลายเป็นฝันร้ายในการเดินทางในช่วงคริสต์มาส ในรัฐมิชิแกนและส่วนอื่น ๆ ของมิดเวสต์ เกิด “พายุไซโคลนหิมะ” ตามแนวอากาศหนาวซึ่งมีลมแรงและสีขาวโพลน ในบางพื้นที่ทางตอนเหนือของรัฐนิวยอร์กและแคนาดา หิมะที่ตกกระทบในทะเลสาบได้เพิ่มกำลังให้พายุไซโคลน โดยมีหิมะตกในบัฟฟาโลมากกว่า 50 นิ้ว (125 เซนติเมตร) ในช่วงห้าวัน แนวปะทะอากาศเย็นทิ้งร่องรอยไว้ทางตะวันออกเฉียงใต้ อากาศเย็นช่วยเป็นเชื้อเพลิงให้เกิดพายุทอร์นาโด แหล่งจ่ายไฟขัดข้อง และระบบน้ำประปาที่ติดขัด
ในช่วงสองสามวันแรกของเดือนมกราคม 2566 สภาพการณ์เปลี่ยนไปอย่างมาก แทนที่จะหนาวจัด พื้นที่เดียวกันหลายแห่งกลับอบอุ่นผิดปกติ ด้วยอุณหภูมิที่สูงกว่าปกติ 20-30 องศาฟาเรนไฮต์ในภาคตะวันออกของสหรัฐฯ สภาพอากาศที่เหมือนฤดูใบไม้ผลิได้ทำลายสถิติอุณหภูมิในหลายรัฐ ในบรรดาพื้นที่ที่สร้างสถิติอุณหภูมิใหม่: เซนต์หลุยส์, มิสซูรี; ราลี นอร์ทแคโรไลนา ; ปาดูคาห์, เคนตั๊กกี้; เมานต์โปโคโน เพนซิลเวเนีย; แอตแลนตา จอร์เจีย ; จอร์จทาวน์ เดลาแวร์; และเมืองดัลเลส รัฐเวอร์จิเนีย
ภาพเคลื่อนไหวด้านบนแสดงอุณหภูมิพื้นผิวของซีกโลกเหนือ รวมถึงอเมริกาเหนือ ในเดือนธันวาคม 2565 และช่วงสองสามวันแรกของเดือนมกราคม 2566 สร้างขึ้นโดยการรวมการสังเกตการณ์ด้วยดาวเทียมเข้ากับอุณหภูมิที่คำนวณโดย Goddard Earth Observing System ( GEOS) ซึ่งใช้สมการทางคณิตศาสตร์เพื่อแสดงถึงกระบวนการทางกายภาพในชั้นบรรยากาศ สีแดงเข้มที่สุดแสดงบริเวณที่มีอุณหภูมิพื้นผิวอบอุ่นที่สุด พื้นที่สีน้ำเงินแสดงพื้นที่ที่มีอุณหภูมิพื้นผิวต่ำสุด
เกิดคลื่นความร้อนช่วงสั้นในตอนกลางวันและความเย็นในตอนกลางคืนทุกวัน แต่การแพร่กระจายของอากาศเย็นในอาร์กติกทางตอนใต้เหนือพื้นที่ส่วนใหญ่ของสหรัฐอเมริกาเริ่มชัดเจนในช่วงปลายเดือน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสัปดาห์ก่อนวันคริสต์มาส การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิรายวันในผืนน้ำจะสังเกตยาก เนื่องจากน้ำจะกักเก็บความร้อนได้ง่ายกว่า และรักษาอุณหภูมิให้สม่ำเสมอกว่า หลายพื้นที่มีอุณหภูมิแปรปรวนตั้งแต่ประมาณ 20°C ถึง 40°C (36°F ถึง 72°F) ระหว่างความสูงของสภาพอากาศหนาวเย็นในวันที่ 23 ธันวาคม และอุณหภูมิอากาศอบอุ่นในวันที่ 30 ธันวาคม
สัปดาห์แรกของปี 2566 ยังนำความอบอุ่นที่ทำลายสถิติมาสู่ยุโรปอีกด้วย มวลอากาศอุ่นจากชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกาทำลายสถิติอุณหภูมิหลายพันแห่งทั่วยุโรป รายงานโดย The Washington Post’s Capital Weather Gang ในวันปีใหม่ มีประเทศอย่างน้อย 7 ประเทศที่มีสภาพอากาศในเดือนมกราคมที่อบอุ่นที่สุดเป็นประวัติการณ์
Judah Cohen นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และนักพยากรณ์จาก Atmospheric and Environmental Research (AER) กล่าวว่า “มีความโยงใยโดยรวมที่เชื่อมโยงความสุดโต่งของอุณหภูมิเหล่านี้ทั้งหมด”
“ในเดือนธันวาคม เราเห็นการขยายและหดตัวของ Polar Vortex ในแถบอาร์กติก ซึ่งเป็นแถบของลมตะวันตกที่พัดแรงซึ่งไหลเวียนระหว่าง 10 ถึง 30 ไมล์ (16 ถึง 48 กิโลเมตร) เหนือขั้วโลกเหนือในฤดูหนาว” โคเฮนกล่าว เมื่อ Polar Vortex มีกำลังแรงและเป็นวงกลม จะช่วยกักเก็บอากาศเย็นไว้เหนืออาร์กติก เมื่อมันอ่อนตัวลงและยืดออก กระแสลมกรดในชั้นโทรโพสเฟียร์ก็มีแนวโน้มจะยืดออกไปทางใต้ และอากาศเย็นจากอาร์กติกสามารถทะลักลงมาในละติจูดกลางได้
“แต่เมื่อโพลาร์วอร์เท็กซ์ ‘ยืดออก’ มันจะไม่ได้อยู่ได้นั้นนานนัก” โคเฮนกล่าวเสริม “เช่นเดียวกับหนังยาง มันมักจะ ‘หัก’ กลับเป็นรูปวงกลม โดยทั่วไปภายในประมาณหนึ่งสัปดาห์” ในช่วงต้นปี 2566 กระแสลมกรดยืดตัวออก และตอบคำถามว่าเหตุใดมวลอากาศที่อุ่นจากบริเวณเส้นศูนย์สูตรจึงทำให้ทางตะวันออกของสหรัฐฯ และยุโรปอุ่นขึ้น ตามข้อมูลของโคเฮน
นอกจากนี้ยังมีคำถามที่ซับซ้อนมากขึ้นที่โคเฮนและนักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศคนอื่นๆ ที่เชี่ยวชาญด้านสตราโตสเฟียร์กำลังค้นคว้าด้วยความสนใจที่เพิ่มขึ้น นั่นคือ เหตุการณ์การหยุดชะงักของโพลาร์วอร์เท็กซ์ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เหล่านี้ ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ยืดเยื้อนี้ และเกิดขึ้นบ่อยครั้งมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป และถ้าเป็นเช่นนั้น เพราะเหตุใด
หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลทางมาตรวิทยาหลายทศวรรษโดยใช้แบบจำลองการวิเคราะห์ซ้ำสภาพอากาศของ MERRA-2 ที่ดูแลโดย Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) ของ NASA โคเฮนและเพื่อนร่วมงานคิดว่าเหตุการณ์โพลาร์วอร์เท็กซ์ที่แผ่ขยายนั้นกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นตั้งแต่ปี 1980 ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ในปี 2021 โคเฮนและเพื่อนร่วมงานเชื่อมโยงการลดลงของน้ำแข็งในทะเลอาร์กติกในทะเล Barents และทะเล Kara และปริมาณหิมะที่เพิ่มขึ้นในไซบีเรีย ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เชื่อมโยงกับวิกฤตสภาพภูมิอากาศ โดยการเพิ่มขึ้นของการหยุดชะงักของ Polar Vortex และความเย็นในเขตละติจูดกลาง
“ไม่ใช่ทุกคนที่เห็นด้วยกับเรา มันยังคงเป็นวิทยาศาสตร์ที่สามารถโต้แย้ง แต่ฉันมั่นใจว่าเราจะเห็นตัวอย่างมากขึ้นเรื่อย ๆ ของเหตุการณ์ที่ยืดเยื้อเหล่านี้ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ตามมาด้วยความเย็นจัดในละติจูดกลางเมื่อสภาพอากาศในอาร์กติกอุ่นขึ้นและเปลี่ยนแปลง” โคเฮนกล่าว “การแผ่ขยายของโพลาร์วอร์เท็กซ์ที่เราเห็นในเดือนธันวาคม 2565 เป็นไปตามรูปแบบนั้นอย่างแน่นอน”
NASA Earth Observatory video and images by Joshua Stevens, using GEOS-5 data from the Global Modeling and Assimilation Office at NASA GSFC. Story by Adam Voiland.
References & Resources AccuWeather (2023, January 2) Record-challenging warmth to bring taste of spring to Midwest, Northeast. Accessed January 4, 2023. AER (2022, December 23) Arctic Oscillation and Polar Vortex Analysis and Forecasts. Accessed January 4, 2023. Associated Press (2022, December 24) Arctic blast sweeps US, causes bomb cyclone. Accessed January 4, 2023. Cohen, J. (2021, September 1) Linking Arctic variability and change with extreme winter weather in the United States. Science, 373(6559), 1116-1121. The Conversation (2021, September 2) How Arctic warming can trigger extreme cold waves like the Texas freeze—a new study makes the connection. Accessed January 4, 2023. Met Office (2023, January 3) What’s driving the UK weather this January? Accessed January 4, 2023. NASA Earth Observatory (2022, December 23) The Freezing Snowy Nightmare Before Christmas. Accessed January 4, 2023. NASA Ozone Watch What is the Polar Vortex? Accessed January 4, 2023.
