视野 | 极地涡旋与北极涛动（附视频讲解）

极 地 涡 旋

极地涡旋（又称“极涡”），指的是两极附近中高层大气内终年存在的冷性大低涡，它的强度和位置变化对中高纬天气有较大影响。

 

地球有两个极地涡旋结构，分别位于南极与北极的上空，深度跨越地球的对流层和平流层。这种涡旋结构在冬季达到最大的强度，从而让西向盛行风来势凶猛。在北极地区，这一巨大极地涡旋的中心位置位于俄罗斯西伯利亚东北部地区以及加拿大海岸外巴芬岛上空。

 加拿大的巴芬岛和俄罗斯的东北部

极地是地球的冷极，也是大气的冷源，因而在极地低空形成冷性高压，在极地上空则形成冷性低压。南极极地涡旋比北极极地涡旋更为显著，持续时间也更长，更为稳定。

 南极地区涡旋检测图

正常状态下，由于温度差异大，北极地区的高空通常受低气压系统支配（即极地涡旋），而相对暖的中纬度地区则是高气压系统，明显气压差会导致强烈的西风急流，“圈住”了极区冷空气，阻止其向南扩展，同时也会让西风带中的槽脊活动相对稳定。

↑正常状态下，极地涡旋被西风带环绕，相对稳定，冷空气不容易南下。（中国天气网制图）

但是气候变暖改变了这种局面，由于在北极有放大效应，即相比其他地区，北极地区的变暖更加明显，导致极地与中纬度地区的温差变小，气压差减弱，一方面冷空气较易向南侵袭，另一方面中纬度地区的经向环流型加强，更容易出现大脊深槽，更有利于极地或高纬度的冷气团沿着深槽南下。

 

↑非正常状态下，气压差减弱，极地涡旋减弱或变形崩溃，冷空气更容易南下。（中国天气网制图）

这种情况下，极地冷空气团甚至可以直接进入我国东北部地区，造成北方大范围的寒潮暴雪等剧烈天气，同时可进一步向南传播造成我国中东部地区的大范围降温。像今年1月5日至8日刷新北方多地气温纪录的超级寒潮就是如此。

2019年1月28日，一场寒流为美国西部以及东北部各州带来了大幅降温和降雪。根据美国气象部门检测，在中西部明尼苏达州和南达科塔州等部分地区达到零下45摄氏度，而在29日和31日之间，芝加哥遭遇零下44摄氏度的低温。

nasa发布“极地涡旋”影响下的美国红外热成像卫星影像

2021年10月中旬末，强烈的阻塞高压在加拿大北部、格陵兰一带发展，大量暖空气突入北极，迫使北极涡旋分裂，并南下阿拉斯加、白令海，阿留申群岛附近强风暴不断。

10月20日北美形势，来自tropicaltidibits

北 极 涛 动

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。

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