專家顧問：北京師範大學教授 龔道溢
研究區域氣候或天氣變化離不開大氣環流，一方面大氣環流是氣候變化最直接的驅動因子，另一方面大氣環流也在全球變暖背景下的區域響應方式和過程中發揮橋樑作用。從全球到區域，有多種尺度的大氣環流系統，大的系統涵蓋行星尺度、半球尺度、大陸尺度，是全球氣候系統狀態的關鍵指標；而較小尺度的環流則直接控制區域天氣氣候。
IPCC第六次評估報告（以下簡稱“AR6”）中對重要的大氣環流系統變化的評估發現，全球而言，許多大尺度環流如哈德萊環流、西風急流等近幾十年來都發生了顯著變化，結論信度較第五次評估報告（AR5）有所提升。
作為氣候系統狀態指標的大尺度大氣環流在近年來發生了哪些變化？這些變化因何發生？之間有什麼關聯？又將怎樣影響全球氣候？
哈德萊環流向兩極擴張
哈德萊環流（Hadley Cell）是對流層熱帶地區最大的環流系統，空氣在赤道附近上升，到對流層高層向兩極移動，在南北緯30度附近下沉，再由地表向赤道移動，形成一個迴圈。報告中著重表述了哈德萊環流有明顯向兩極擴張的趨勢，這一結論在以往的報告中也有提及，但AR6認為這一變化可信度較AR5有所提高。龔道溢介紹，包括熱帶海溫、對流等多種因子和過程可能影響哈德萊環流的範圍和強度，全球變暖很可能是其主因。這種趨勢變化也與氣候模式模擬的變暖響應是一致的。
這一趨勢勢必對全球和區域大氣環流及氣候產生極其重要的影響，其中最顯著的變化便是副熱帶高壓帶（副高）相應地向北擴張。而副高的異常變化，會造成高溫帶、乾旱半乾旱區的位置和範圍，水汽輸送通道、颱風移動路線等發生系統性的變化。
熱帶外西風急流向兩極移動
全球對流層中高緯盛行西風環流，西風風速極大值區域統稱熱帶外急流。其中哈德萊環流北側與中緯度交界區溫度梯度較大，風速大，稱副熱帶急流。隨著哈德萊環流向兩極擴張，全球平均而言，熱帶外急流也在向兩極移動。報告特別指出，這一變化是全球平均而言的，在區域上會有所差異，位於南北緯30度左右的副熱帶急流，以及位於南北緯60度左右的極鋒急流形成機理各有不同。不同於北大西洋明顯的兩股急流，在北太平洋、東亞等地區及南半球，兩支急流很難區分，因此AR6報告只籠統評估 “熱帶外急流”。
熱帶外急流向兩極移動這一結論一度引起爭議——北極變暖速度是全球平均的2-3倍，理論上會造成熱帶-北極之間溫度梯度減小，極鋒急流減弱、位置南移，但這一情況僅出現在北大西洋。
龔道溢解釋，這是由於北大西洋極鋒急流與副熱帶急流可以顯著區分。副熱帶急流核心位於對流層高層，極鋒急流核心位於對流層中低層。在對流層高層，熱帶與北極的溫度梯度是加大的，對應副熱帶急流加強且位置北移；對流層中低層溫度梯度減小，對應極鋒急流減弱南移，兩股急流前者強後者弱，熱帶外急流由二者構成，平均後依然以北移增強為主。
由於風暴路徑大多沿急流偏北位置行進，急流向兩極移動，熱帶外氣旋路徑、強度和位置都會相應改變。同時西風基本氣流發生變化，急流作為波導，也會影響大氣中的擾動如波列的路徑、強度等。當下學界熱門話題——極地放大效應的區域氣候響應，其核心問題之一就是熱帶外急流可能發生的種種變化及其後果。
北半球極渦減弱 伸向東亞機率增加
AR6中提到的“極渦”指極地平流層冬半年的低壓，其南側表現為極強的西風，在冬半年，大團的寒冷空氣被困在極渦中。當極渦強時，緯向環流加強，冷空氣被圈禁其中，很難出來“搞事情”；而當極渦被羅斯貝波破壞後，則會出現短暫的連續東風，這時冷空氣就可以出來“撒歡”了。
極渦被破壞時在極地會出現平流層爆發性增溫事件，北極高空幾天之內升溫幅度可以達到40攝氏度以上，極渦南部伸向的地區則會受到極強冷空氣的侵襲——例如今年年初得克薩斯州的極端嚴寒事件，正是由於極地冷空氣南下引起的。
統計資料來看，近幾十年來冬半年北極極渦的平均強度有減弱的趨勢，但是極渦偏向東亞的頻次在增加，這一變化有可能造成歐亞大陸極端天氣氣候事件，值得警惕。
