什么是极涡？|工作原理

在气温为-18和-43的一天，伴随着寒风，蒸汽从密歇根湖上升到芝加哥的天际线。2014年，极涡被认为是气温非常低的原因。Flickr的愿景

当冬天的气温骤降到一个极端寒冷的低点时，你的车被冰雪覆盖，你穿着保暖内衣、羊毛衫和羽绒大衣，却在发抖，听到电视气象学家兴高采烈地解释说，造成你痛苦的原因是一种被称为极涡. 这个极端不祥的词听起来可能像是一个呼吸冰冷的巨型怪物的名字，就像你在20世纪50年代的日本科幻电影中看到的与哥斯拉战斗。如果你的牙齿不再发出卡嗒卡嗒的响声，你会说：“嗯？”。

事实上，许多人在2014年1月第一次听说了极涡，当时气温骤降到危及生命的低点——在一些地方，当气温下降到零下60华氏度（零下51摄氏度）时风寒考虑到美国中西部和东北部的情况非常糟糕，甚至在耐寒的明尼苏达州，州长也关闭了学校，以保护儿童免受寒冷的影响[来源：奥布莱恩和帕默］.2019年1月，美国遭遇了几十年来最冷的气温，这个词再次受到考验。大约9000万美国人经历过零下18摄氏度的气温[来源:有线电视新闻网］.

然而，极地涡旋对科学家来说并不是什么新鲜事。极地涡旋实际上是一种季节性的大气现象，是一种强烈的高空风系统——被称为急流——围绕着一个极其寒冷的区域北极的空气。虽然这听起来像是大自然的邪恶力量，但极涡在很大程度上是一件好事，因为它的风通常形成一个边界，将冷空气控制住，防止我们冻结[来源：杜克大学］.

然而，问题是，极地涡旋偶尔会发生一点破坏。其结果是一股强大的北冰洋气流可以向南传播，导致习惯于温和冬季的地方气温骤降[来源：杜克大学］.在这篇文章中，我们将更多地解释什么是极地涡旋，以及为什么它有时会波动。

极涡是如何工作的？

这张卫星图片显示了2014年1月6日极地涡旋进入美国北部的一大片低压区域。美国国家海洋和大气管理局

虽然我们通常听到极地涡旋这个词的单数形式，但实际上地球上有两个极地涡旋——一个在南半球在南极洲上空，还有一个在北半球的北极上空[来源:国家航空和航天局］.

这些漩涡的存在是因为在冬季，两极上空的空气变得非常非常冷——我们谈论的是华氏度范围内接近零下110度的温度，或者北半球为零下79度的温度【来源：国家航空和航天局].与远离极地的温度和由此产生的气压形成的强烈反差，导致风速在每小时120至250英里（193至402公里）之间的极快风在冷空气的大口袋周围旋转[来源：拉弗蒂，罗格斯今天]南半球的涡旋甚至比北半球的涡旋更冷，风速更快，臭氧水平也更低[来源：国家航空和航天局］.

不管怎样，结果都是巨大的旋转气旋里面有冷空气，高挂在电线杆上，几乎像一个光环[来源：赫威克］.如果你从侧面看，它大概是从对流层，地球大气层的最低层和天气发生的区域，以及平流层下一层大气从大约12英里（20公里）的高度开始，含有保护地球免受过多太阳辐射的臭氧层。

漩涡一路穿过平流层，一直延伸到大气层中间层，下一层，空气开始变得稀薄和超冷[来源：国家航空和航天局]例如，从北极上方的有利位置看，极地涡旋实际上看起来像一个椭圆，通常围绕两个中心旋转——加拿大的巴芬岛和西伯利亚东北部的一个点，并包围北美、格陵兰岛、欧洲和亚洲的冰缘[来源：AMS，NSIDC，奥汉隆］.

极地涡旋在一年中温暖的月份最弱，极地和温暖地区的温度对比较小，它往往在冬季月份最强[来源:拉弗蒂]通常情况下，这道风障将冷空气保持在北极，从而防止北半球其他地区变得过于寒冷。但有些年，它在这方面做得不太好。我们将在下一节详细介绍。

当极地涡旋扭曲时会发生什么?

极涡听起来像是一个相当可靠的自然系统，可以调节每个半球的温度气候．但在实践中，它并没有那么顺利。首先，它的形状通常在边界上有点不规则，一些区域被称为水槽冷空气从极点向外延伸的地方，以及其他被称为脊，那里的热空气向它刺来[来源：塞雷泽］.

此外，形成极地涡旋屏障的高速风的强度会不时变化。如果风减弱得太厉害，就会扭曲涡旋，使其边界变得更加不规则，所以大量冷空气会南下，进入通常不会受到它影响的地方[来源:杜克大学］.

虽然极地涡旋似乎是一种令人震惊的新现象，寒潮实际上，在近代历史上的其他时期也发生过由漩涡扭曲造成的。例如，回到1985年1月，北极涡旋确实扭曲了，极地空气向南推进到美国东部。在通常温暖的佛罗里达州，急剧下降的温度摧毁了该州90%的柑橘作物。在华盛顿特区，罗纳德·里根总统第二次就职典礼的游行和户外仪式不得不被取消。更糟糕的是，至少有126人死于寒冷的影响[来源:诺阿］.

没有新消息

在2014年1月的风暴之后，广播评论员拉什·林堡(Rush Limbaugh)可能是开玩笑地声称，极地涡旋是新闻媒体新创造的一个术语，用来吓唬人们担心气候变化。他告诉听众:“他们只是在这周推出了这个节目。”RushLimbaugh.com］.事实上，这个词最早出现在19世纪50年代的科学文章中，而在20世纪80年代末，它开始出现在《华盛顿邮报》和《纽约时报》等报纸上。生活年龄，赫威克]但是多亏了推特、天气频道和新闻网站，更多的人意识到了极地漩涡。

极地涡旋受气候变化影响吗?

你可能听过一个故事气候变化持怀疑态度的人指出，寒潮证明地球并没有真正变暖。然而，支持者指出，气候变化实际上可能导致极地涡旋的扭曲，以及这些扭曲导致的温度骤降。

这是可能的解释。科学家们已经越来越多地观察到了这一点北极冰层在夏季融化当冰融化时，北冰洋变暖，并在冬天将多余的热量辐射回大气层。因为热量在一定程度上降低了北极空气和更南方地区大气之间的对比，它降低了在这两个地区之间形成屏障的风的强度。这反过来又会削弱和破坏极地涡旋。这一假设得到了过去十年的数据支持，数据显示，在许多北极海冰消失的年份里，涡旋有更大的减弱趋势[来源:菲舍蒂］.

应该提到的是，并不是每个人都接受这样的观点：北冰洋冰的变化影响其他地方的天气模式[来源：Samenow]但如果这是真的，那么该模型中特别可怕的部分是，尽管北极海冰的数量每年都在变化，但总的来说，近年来它一直在减少，气候科学家的预测要求它消失得更多。这可能意味着在未来几年中，我们可能会经历更多的极涡扭曲，以及伴随它们而来的极端天气[来源：菲舍蒂］.

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作者注：什么是极涡？

我不是气象学家或气候科学家，但由于我在美国东部生活了大半辈子，我对非常寒冷的天气非常熟悉。然而，我认为我所见过的最极端的寒流是1994年1月纽约市突然发生的一场冰暴，这场冰暴将上西区的大部分地区变成了相当于美国东部的地区因为不可能做任何有成效的事情，我花了一个下午和一些朋友在咖啡馆里闲逛，他们通常会从一个会议或项目匆忙赶往另一个会议或项目。所以一切都很顺利。

来源

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什么是极涡？

极涡是如何工作的？

当极地涡旋扭曲时会发生什么?

极地涡旋受气候变化影响吗?

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作者注：什么是极涡？

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