微专题——极地涡旋与北极涛动

极地漩涡

极地涡旋（polarvortex）简称极涡，是极地高空冷性大型涡旋系统，是极区大气环流的组成部分。其位置、强度以及移动不仅对极区，而且对高纬地区的天气都有明显影响。

极地涡旋示意图

极地涡旋

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

与台风或者水面上漩涡的形态类似，从上空俯瞰，极涡也是一个逆时针旋转的涡旋。它的外围是速度很快的西风气流，在最为理想的情况下，北极涡旋稳定在北极地区，这里的极寒空气也被锁定在涡旋当中，就像下图这样。

图:NOAA-美国国家海洋和大气管理局

当北极涡旋够强，能够稳定待在北极时，北半球中纬度地区也基本不会遭受强冷空气的侵袭。但一旦北极涡旋减弱，西风带上出现大的起伏波动，暖空气就会趁机北上抢占极地，极涡一方面可能会分裂出若干个冷中心，另一方面也不得不被迫南下寻找出路，这一来也顺便把极寒的冷空气带给了中纬度地区，寒潮天气随之到来。

图:NOAA-美国国家海洋和大气管理局

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。

北极涛动 - 影响气候

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。

针对训练

（2016年山西太原一模）极地涡旋（简称“极涡”）是指通常盘踞在极地高空的冷性大型涡旋，其位置、强度、移动对极地及高纬地区的天气影响明显。2015年12月底，一个位于冰岛的强大风暴将北大西洋热量带向北极，迫使北极“极涡”离开极地，携带冷空气南下，造成我国大部分地区2016年1月中下旬爆发极其罕见的超强寒潮。下图是2016年1月23日北极“极涡”位置示意图。据此，完成1-3题。

1.极地涡旋的形成原因是

A.冷锋附近，气流上升    B.海域广阔，气流上升

C.空气聚积，气流下沉    D.地球冷极，气流下沉

2.图示时刻，甲地高空的风向是

A.东北风    B. 东南风     C.西北风    D.西南风

3.此次“极涡”南下

A.说明了全球气候变暖减缓    B.造成华南地区的极端天气

C.扩大了北半球寒带的范围    D.对我国生态环境的破坏严重

答案：

1.D

2.D

3.B

4.（2021届山东省聊城市模拟题）阅读图文资料,完成下列要求。(16分)

2021年2月,美国遭遇破纪录的极寒天气,美国大陆地区超过73%的土地被雪覆盖﹐至少有20个城市打破了历史最低气温纪录,这次北美降温和极地涡旋有关。极地涡旋是指地球极地上空的气旋，极地涡漩将温度极低、密度较大的空气，一直通向平流层,就像无形的弹力绳“束缚”着冷空气,把冷空气限制在北极地区。两极和赤道之间的温差越大,极地涡旋越强,越稳定;而极地涡漩变弱时,会被暖气团挤占,被挤往极地之外。近几年来,极地涡旋多次被挤南下。

(1)描述极地涡旋影响美国境内大部分地区的过程。(6分)

(2)极地涡旋南北极都有。比较南北极极地漩涡的稳定性,并解释其原因。(6分)

(3)从极地涡漩稳定性角度﹐分析近年来北半球的北欧﹑俄罗斯、加拿大、美国多次出现极寒天气的成因。(4 分)

答案：

(1)赤道和极地之间的温差变小,极地涡旋变弱(2分);暖(亚热带)气团北上,挤占极地涡旋的空间,使之向南移动(2分);美国东西部海拔高,中部低,冷空气迅速向南扩展(2分)。

(2)南极更稳定(或北极更不稳定)(2分)

南极大陆更冷﹐与赤道的温差较大(2分);南极大陆附近海洋占比较大,性质单一,干扰因素较少(2分),涡旋更强更稳定。(或北极温度较高,与赤道的温差较小(2分);北极附近陆地占比较大,干扰因素较多(2分),涡流相对较弱且不稳定)

(3)全球变暖越来越显著,导致北极海冰融化(2分);冰层反射减弱,海水吸收了更多太阳辐射,海冰进一步减少,进而形成了恶性循环,北极升温幅度高于其它地区(2分),北极与赤道地区的温差减小,极地涡漩变弱且更不稳定,涡旋被暖气团挤压,冷空气南下影响附近各国。