山西大同冬季寒冷的原因主要与以下因素相关：

一、地理位置因素

1. 内陆与高原地形

   大同位于山西北部，地处黄土高原向华北平原过渡的山地丘陵区，平均海拔1500米以上。内陆远离海洋，属于温带大陆性季风气候，冬季受大陆性气候影响显著，气温年较差大，冬季寒冷且干燥。

2. 地势与地貌影响

   周边地貌复杂，包含山地峡谷和盆地，地势起伏较大。这种地形加剧了冬季冷空气的堆积和扩散，形成“风口效应”，风速可达10米/秒以上，进一步降低体感温度。

二、气候类型特征

1. 温带大陆性季风气候

   冬季漫长且寒冷，平均气温-12.8℃至-6.3℃，最冷月为1月，平均气温-11.3℃。夏季短暂凉爽，属山西夏季高温区之一。

2. 极端低温现象

   极少数情况下（如2025年2月7日），大同气温可低至-30℃，甚至低于北极圈，但持续时间短且受冷空气南下影响。

三、气象条件叠加

1. 西北风主导

   冬季盛行西北风，风源为蒙古高原和南达沃尔山脉的冷空气，受山间风洞效应增强，加剧体感寒冷。

2. 降雪与反差效应

   连续降雪会加剧地表散热，形成“雪灾”天气，进一步降低气温。例如2023年极端降雪导致气温骤降。

四、人类活动影响

1. 城市热岛效应

   部分区域因城市化进程出现热岛效应，但大同整体受高原气候主导，城市热岛效应影响有限。

总结

大同冬季寒冷是地理位置、地形、气候类型及气象条件共同作用的结果。其低温特征与北极地区存在差异，主要因海洋调节作用较弱及高原地形加剧寒冷感知。