北极涛动（Arctic Oscillation，简称AO）是北半球中纬度和高纬度气压此消彼涨的一种跷跷板现象。当北极涛动处于负位相时，中纬度的低气压和高纬度的高气压都加强，从而使中纬度地区西风减弱，即盛行经向环流，在对流层低层产生强的北风异常，将冷空气从较高的纬度输送到较低的纬度，导致中纬度地面气温降低；而当北极涛动正位相时环流相反。对流层低层与高层之间有一致的变化关系。
北极涛动，指北半球中纬度地区（约北纬45度）与北极地区气压形势差别的变化。它是一个代表北极地区大气环流的重要气候指数，可分为正位相和负位相。 北极通常受低气压系统支配，而高气压系统则位于中纬度地区。当北极涛动处于正位相时，这些系统的气压差较正常强，限制了极区冷空气向南扩展；当北极涛动处于负位相时，这些系统的气压差较正常弱，冷空气较易向南侵袭。
中国国家气候中心专家认为，美国东部和中国东北、华北地区均处于大洋西岸。冬季气团主要从西北向东南穿越北美洲和亚洲。极地气团南下到大陆上空，当气团经过海面时，温度极低的空气与相对温暖的水面接触，气团下部温度升高，水汽进入气团。寒冷、密度较大的冷气团下沉，使暖空气上升，温度降低，水汽凝结，空气不太稳定，云层不断加厚，产生降水。由于下层空气温度很低，当冷空气逐渐向前推移，上升气流减弱，云中水汽直接在冰晶上凝结成较大的形态，由此，水汽以雪的形式降落下来。 同时，中国国家气候中心专家认为，相比北美和亚洲的寒潮暴雪天气不同，欧洲的暴风雪形成的原因在于大西洋中的一股暖流，即北大西洋暖流。其对整个欧洲特别是北欧、西欧的影响很大，这股海洋暖流使得其上面的空气保持暖湿状态。欧洲处于高空冷涡的控制下，来自大西洋的西南暖湿气流进入高空冷涡后上升凝结产生降雪。由于高空冷涡上升运动强，极地冷空气南下与当地强盛的暖湿气流大范围汇合会导致大范围降雪。
北极涛动正相位与负相位示意图从21世纪初开始，北极涛动正位相逐步减弱，开始向负位相发展，也就意味着，“南高北低”逐渐转为“南低北高”，北极极地中心逐渐被高气压控制，之前一直限制在极地范围的冷空气就被排挤南下，导致寒流出现，从而影响北半球中高纬度地区的气温。普遍的观点认为，2009年―2012年，全球大范围寒潮天气的出现，北极涛动负异常是主要原因。
2009年严寒
2009年冬季，包括亚洲北部、美国东部、欧洲等北半球各地遭遇罕见严寒，其原因是由北极约30年一次的释放寒冷空气这一异常现象引起的。日本气象厅表示，已经确认北极圈的寒冷气体存在蓄积和释放反复循环的“北极涛动”现象，这种现象对北半球的气候造成了巨大影响。北极释放出的寒冷空气指数，通过可信的数据计算，是自1979年以来的最大值。其结果导致中纬度地区气温较平常年份降低。
2010年寒潮
2010年1月，寒流和暴风雪强烈袭击北半球，致使亚洲、欧洲、北美洲众多国家交通瘫痪，民众正常生活被打乱，并造成百余人丧生。 韩国：大部分地区1月4日遭遇大雪，至下午2时许，首都首尔地区积雪累计超过28厘米，是自1937年有记录以来积雪最厚的一次大规模降雪。 美国：一场暴风雪给东北部佛蒙特州带来83厘米降雪，打破了1969年创下的76厘米的降雪纪录。纽约州一些地区积雪厚度已超过1米。有近10人因寒冷天气死亡。 英国：英国经历了自1981年以来时间最长的一次寒潮。降雪迫使英国关闭了包括第二大机场盖特威克机场在内的众多机场，而伦敦卢顿机场等一些机场的许多航班也被延误。
2012年寒潮
严寒可能与北极涛动有关自1月23日以来，受频频袭来的冷空气影响，中国黑龙江漠河、内蒙古呼伦贝尔等地出现-40℃低温天气，其中一些地区低温天气已持续十多天。1月30―31日，呼伦贝尔市海拉尔站（-42.9℃）、满洲里站（-42.2℃）、陈巴尔虎旗站（-45.5℃）、新巴尔虎右旗站（-38.6℃），锡林郭勒盟苏尼特左旗站（-35.8℃）日最低气温达到或超过极端低温阈值，出现极端低温天气事件。美国“大气和环境研究”机构负责季节预测的专家朱达・科恩认为，2012年尾亚欧大陆出现的极寒天气与北极地区气温升高有关，因为10月份西伯利亚地区的强降雪使北极急速气流改道，产生的能量进入大气同温层，使北极气温上升，这反过来促使喷射气流向低纬移动，将冷空气带向北半球更广泛地区。这一历程被称作“负相位的北极涛动”。而强降雪则是北极冰融化成海水，导致蒸发更快、空气更湿润的结果 。
