极地涡旋究竟是什么?它如何影响天气?

极地涡旋究竟是什么?它如何影响天气?

在2021年XNUMX月开始, 一场大暴风雪袭击了美国东北部,有些地区的情况良好 两英尺的雪。 就在几周前,西班牙经历了 一场历史性的致命暴风雪危险的低温。 西伯利亚北部对寒冷并不陌生,但在2021年XNUMX月中旬, 西伯利亚一些城市 报告的温度低于零下​​70 F(零下56 C)。 媒体头条暗示 极地涡旋已经到来,好像是某种冰龙卷风在任何打击的地方造成了严重的破坏。

As 大气的 科学家,我们不愿使用极地涡旋这个术语来粗略地指寒冷的天气。 实际上 极地涡旋 不能在后院放雪,但是极地涡旋的变化会给骰子增加寒冬天气的负担–今年,骰子滚动了Yahtzee。

极地涡旋究竟是什么?它如何影响天气?2021年初,极弱的涡旋形成了弯曲的急流,给美国东北部带来了寒冷和冬季的风暴 美联社照片/约翰·Minchillo

冬天的风

极地涡旋是一个巨大的三维风环,在每个半球的冬季都围绕着北极和南极。 这些风位于地球表面上方约10到30英里(16到50公里)处,被称为大气层。 平流层。 它们从西向东吹动,持续的速度轻松超过100 mph(160 kph)。 在黑暗中 冬季极夜,极涡中的温度很容易会低于负110 F(负79 C)。

对所有人来说幸运的是,平流层极地涡旋本身不会出现在您的前门外面。 极地涡旋确实会影响冬季天气,但它更像是多米诺骨牌-当被撞倒时,它可能会引发一系列事件,这些事件后来会导致狂风天气。

在冬季,极地涡旋的强度可能会发生很大的变化,这些变化可能导致其强度和位置发生变化。 急流,是极地涡旋下对流层中快速流动的空气河。 当喷射流改变时,它会影响天气系统的运动,从而导致世界各地的天气变暖或变冷,或变得湿润或干燥。

2021年初极地涡旋的破坏是戏剧性的。 Zachary Lawerence / CIRES / NOAA。

多米诺骨牌效应

由于地球的大气层是像流体一样运动的巨大的空气壳,因此极地涡旋与在低海拔地区绕地球运动的天气相互联系。 射流和天气的正常变化会干扰平流层涡旋的结构。 像松紧带一样,涡流通常会反弹回其正常形状和大小,从而保持强风和低温。

极地涡旋究竟是什么?它如何影响天气?在XNUMX月(左)和XNUMX月(右)之间,极地涡旋完全移离了北极,失去了大部分结构完整性。 扎卡里·劳伦斯(Zachary Lawrence)/ CIRES / NOAA

但是有时,这些天气和射流的变化会破坏极地涡旋的平衡,导致其形状,位置,温度和风的明显摆动。 当这种情况发生时,极涡的结构完整性开始破裂。 如果这种情况在一段时间内发生得足够频繁,则随着风的爆发和涡流的升温,所有事物都可能与极地涡流混为一谈。

极地涡旋究竟是什么?它如何影响天气? 随着极涡在XNUMX月至XNUMX月之间变形,喷射流变得更加起伏,并向更南端带来了冷风暴。 扎卡里·劳伦斯(Zachary Lawrence)/ CIRES / NOAA

这恰好是今年发生的事情:5月XNUMX日,一次极地涡流被一场名为a的事件彻底抛弃了。 平流层突然变暖. 平流层突然变暖 是这些剧烈扰动的技术名称,这些扰动会严重扭曲和削弱涡流,将涡流从极点撞开,甚至将其撕裂。 发生这种情况时,正常寒冷的极地平流层中的温度会在几天的时间内爆炸性地升高多达90 F(50 C)–因此便是这些事件的名称。

在这一点上,多米诺骨牌已经倾倒了:最终,喷射流感觉到上方弱极涡的影响,并且它可以开始起伏。 当喷气流起伏时,它会向南倾斜,带来冷空气和冬季风暴。

2021年XNUMX月的事件将极地涡旋从北极上空的正常位置一直延伸到了欧洲和西伯利亚,在此过程中几乎将其拉开了多次。 极地涡旋可能需要数周或数月的时间才能从这种状态恢复。 当涡流重新融合在一起时,起伏弯曲的喷射流可以将寒冷的北极空气和冬季风暴带到美国和欧洲,同时让异常温暖的天气进入遥远的北部。

强烈的极地涡旋意味着天气变暖而不是变冷

在某些冬季,天气系统几乎完全不会影响极地涡旋,从而使涡旋随着风速的增加而变得更冷。 这会对射流产生相反的影响,使射流将来自极地的北极冷空气保持在北边。 这就是2020年北半球冬季发生的事情,当时 极地涡旋异常强烈 和许多地区 经历了异常温暖和温和的冬天.

将任何冷空气称为极性涡旋是错误的。 极地涡旋的行为不仅预示着更冷的天气,而且还预示着更温暖的天气。 在大多数情况下,极涡在正常情况下在地面以上数英里处流动,因此对冬季天气几乎没有影响。 但是,预测和监视对极地涡旋的巨大扰动使我们能够预测可能会在您家门口留下积雪和严寒天气的一系列事件。

关于作者

扎卡里·劳伦斯(Zachary Lawrence),研究科学家, 科罗拉多大学博尔德分校 和化学和气候过程研究科学家艾米·巴特勒(Amy Butler), 美国国家海洋和大气管理局

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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