什么是极地涡流?

经过:帕特里克·基格(Patrick J. Kiger)

一月份的芝加哥天际线“width=
蒸汽从密歇根湖升至芝加哥天际线,一天温度为-18和-43,风冷。极地涡流被指责为2014年非常寒冷的温度。Flickr视觉

当冬季温度突然跌至残酷的低谷时,您的汽车被埋在冰上的雪下,尽管穿着热毛衣,羊毛毛衣和一件下衣的派克大衣,您仍在发抖,这可能无济于事。电视气象学家欣喜地解释说,您的痛苦原因是对所谓的事物的扭曲极地涡旋。那个不祥的词听起来像是一个巨大的怪物,冰冷的呼吸,这是您在1950年代的日本科幻电影中与哥斯拉作斗争的那种。你会说:“嗯?”如果只有牙齿停止嘎嘎作响。

的确,许多人在2014年1月首次听到了极地涡流,当时温度下降到威胁生命的低点 - 在某些地方,当零以下60度(减去51摄氏度)时,华氏60度雨风被认为是 - 在美国中西部和东北部的状况非常严峻,即使在明尼苏达州哈迪,该州的州长也关闭了学校,以保护儿童免于寒冷[来源:奥布莱恩和帕尔默]。当一代人在2019年1月袭击美国时,该术语进行了另一项锻炼。大约9000万美国人的温度低于零f(-18 c)[来源:来源:CNN]。

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但是,极地涡流对科学家来说并不是什么新鲜事物。极地涡流实际上是一种季节性大气现象,一种强烈的高水平风系统 - 称为喷气流 - 围绕着一个极冷的口袋北极空气。虽然听起来像是一种恶毒的自然力量,但在大多数情况下,极地涡流是一件非常好的事物,因为它的风通常形成一个边界,可保持冷空气包含并防止我们冷冻[来源:公爵]。

不过,问题是,极地涡流会偶尔分解一点。结果是大量,强大的北极空气,可以向南行驶,导致温度在习惯于温和冬季的地方降低[来源:公爵]。在本文中,我们将更多地说明什么是极地涡流,以及为什么有时会波动。

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极性涡流如何工作?

极地涡流卫星图像“width=
该卫星图像显示了2014年1月6日从极地涡流进入美国北部的大型低压区域。NOAA通过盖蒂图像

虽然我们通常会听到单个单数中使用的极地涡流术语,但实际上是地球上有两个极性涡流 - 一个在南半球在南极,一个在北半球上方的北极[来源:NASA]。

这些漩涡存在是因为在冬季,高于两极的空气变得非常非常冷 - 我们正在谈论华氏尺度上近低于零的110度或北半球79摄氏度的零摄氏度[资源:NASA]。与距离杆更远的温度形成鲜明对比,导致的压力对比确实会导致风 - 每小时的速度在120至250英里(193和402公里)之间 - 绕着大口袋旋转冷空气[来源:拉弗蒂,,,,今天的罗格斯]。南半球的涡流甚至比北半球的涡流还要冷,风速度更快,臭氧水平较低[来源:NASA]。

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无论哪种方式,结果都是巨大的旋转气旋里面有冷空气,悬挂在杆上,几乎像光晕[来源:赫里克]。如果您从侧面看它,它大致围绕着边界对流层,地球大气和我们天气发生的地区的最低水平 -平流层下一个大气层从海拔约12英里(20公里)开始,并含有保护地球免受太阳辐射的侵害的臭氧。

涡流一直穿过平流层到达中圈,下一层,空气开始变得稀薄且超冷[来源:NASA]。例如,从高高的北极上方的有利位置,极地涡流实际上看起来像一个椭圆形,经常在两个中心旋转 - 加拿大的巴芬岛和西伯利亚东北部的一个地方,并封闭了北美,格陵兰岛的冰冷边缘,欧洲和亚洲[来源:AMS,,,,NSIDC,,,,奥汉隆]。

在一年中温暖的几个月中,极地涡流最弱,当时极性温度与温暖地区的对比度较小,并且在冬季,它往往会成为最强的[来源:来源:拉弗蒂]。通常,风的障碍会使北极的冷空气保持在北半球的其余部分。但是几年来,它在这样做方面的运作不佳。我们将在下一部分中获取细节。

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极地涡流变形时会发生什么?

极地涡流听起来像是一个非常可靠的自然系统,用于调节每个半球气候。但是在实践中,它的运行方式并不顺利。一方面,其形状通常在边界上有点不规则,区域称为冷空气从杆子延伸的地方以及其他所谓的区域,温暖的空气向其戳戳[来源:塞雷兹]。

此外,形成极地涡流的屏障的高速风会不时变化。如果风的弱变量,那会使涡流扭曲并使其边界更加不规则,因此,许多冷空气向南移动到通常不会得到它的地方[来源:来源:公爵]。

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虽然极地涡流似乎是一个令人震惊的新现象,但冷来实际上,由于漩涡中的扭曲而引起的扭曲实际上是在最近的历史上发生的。例如,早在1985年1月,北极涡流就确实扭曲了,极地空气向南推入了正常佛罗里达州宜人的美国东部,暴跌的温度破坏了该州90%的柑橘地作物。在华盛顿特区,罗纳德·里根(Ronald Reagan)的第二次就职典礼的游行和户外仪式必须取消。更糟糕的是,至少有126人死于寒冷的影响[来源:NOAA]。

极地涡流受到气候变化的影响吗?

您可能听说过气候变化怀疑论者指出了冷s,作为地球实际上没有变暖的证明。但是,支持者注意到,气候变化实际上可能导致极性涡流的扭曲,以及这些扭曲引起的温度突然暴跌。

这是可能的解释。科学家观察到越来越多的北极海冰在夏季融化。随着冰的融化,北极海的变暖,并在冬季散发出多余的热量回到大气中。因为这种热量在某种程度上减少了北极空气与更南部地区的大气之间的对比,因此它降低了形成两个区域之间障碍的风的强度。反过来,这会削弱和破坏极地涡流。在过去十年中获取的数据支持了这一假设,这表明在许多北极海冰消失的几年中,涡流具有更大的削弱趋势[来源:费舍蒂]。

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并非所有人都应该提到,接受了这样的观念北极海冰的变化影响其他地方的天气模式[来源:萨梅诺]。但是,如果确实如此,该模型的特别可怕的部分是,尽管北极海冰的数量每年都有差异,但近年来总体上正在减少,气候科学家的预测要求它消失得更多。这可能意味着我们可能会在未来几年内经历更多的极地涡流和伴随它们的极端天气[来源:费舍蒂]。

更多信息

作者注:什么是极地涡流?

我不是气象学家或气候科学家,但是由于我一生中大部分时间都住在美国东部,我对真正的寒冷天气非常熟悉。我认为我见过的最极端的瞬间是1994年1月在纽约市突然的冰暴,这使大部分上西区变成了曲棍球溜冰场的等同于冰球溜冰。由于不可能做任何富有成效的事情,所以我度过了一个下午,与一些朋友一起在咖啡馆里闲逛,他们通常会从一个会议或项目冲向另一个会议。所以一切都很好。

相关文章

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