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平流层暴发性增温

Wikipedia · 2023-12-25 维基百科 👁 1 阅读

平流层暴发性增温（Sudden Stratosphere Warming，SSW），或直译为平流层突然变暖，是指极地平流层温度在几天內快速升高几十度（最多升高约 50°C（90°F））的一种天气現象。在增温出现之前，平流层极地涡旋中的西风先减缓然后逆转。平流层暴发性增温在北半球每十年大约发生 6 次， 而在南半球大约每 20-30 年才会发生一次（迄今已观察到两次）。

研究历史
1951年，Richard Scherhag对平流层进行了第一次的连续测量，他使用无线电探空仪在平流层上层（约40 km高度处）获得了可靠的温度读数，并于1952年1月27日第一次观察到平流层增温。在这次发现后，他在柏林自由大学组建了一个专门研究平流层的气象团队，该团队多年来持续使用无线电探空仪和火箭探空设备来绘制北半球平流层温度和位势高度图。

1979年卫星时代以来，气象观测变得更加频繁及方便。虽然卫星观测主要用于对流层，但是也同时记录了平流层的数据。如今，卫星和平流层无线电探空仪都被用来观测平流层。

分类和描述
SSW与极涡分解密切相关。气象学家通常将涡旋分解分为三类：重大型、次要型和终结型。迄今为止，学術界对SSW的分类還没有一個得到广泛采用的标准定义。然而，只要极地平流层中的环流逆转，這些SSW定義方法的差异就顯得无关紧要。 当冬季极地平流层西风带反转为东风时，即会发生重大型SSW。在极地轻微变暖时，温度梯度会反转，但环流不会，在最后的增温过程中，涡旋会分裂并保持东风，直到接下来的北半球秋季。这就是仅在北半球观察到重大增温的原因，不过有两次例外。在2002年和2019年，学者观察到南半球也出现了重大增温事件。这些事件的原因尚不完全清楚。

增温初期，对流层中会出现一个阻塞型环流模式。这种阻塞模式导致带状波数为 1 和/或 2 的罗斯比波增强到异常大的幅度。不断增长的波动传播到平流层并使西风平均纬向风减速。因此极夜喷流减弱，同时被不断增强的行星波扭曲。因为波幅随着密度的降低而增加，所以这种向东的加速过程到了一定高度层上就会失效。如果波动足够强，平均纬向流可能会被充分减速，致使冬季西风带反转为东风。此时行星波可能不再穿透平流层）。由此，能量的进一步向上传输被完全阻止，极快的东风加速和极地增温只能发生在这个临界高度，然后必须向下移动，直到增温和纬向风逆转最终影响整个极地平流层。行星波的向上传播及其与平流层平均流的相互作用传统上是通过所谓的埃利亚森-鲍姆通量来诊断的。

突然的平流层增温和准两年振荡QBO之间存在联系：如果 QBO 处于其东相，大气波导会以这样一种方式进行调整，即向上传播的罗斯贝波聚焦在极涡上，从而加强它们与平均流的交互作用。因此，如果根据 QBO 阶段（东风或西风）对这些事件进行分组，则平流层突然增温的频率之间存在统计学上的显着不平衡。

天气影响
虽然平流层暴发性增温主要是由从低层大气向上传播的行星尺度波推动的，但也会对地表天气产生后续的回归效应。在平流层暴发性增温之后，高空西风逆转并被东风取代。东风向下穿过大气层，通常导致对流层西风减弱，导致北欧气温急剧下降。整个过程可能需要几天到几周的时间。

参见

  • 极地放大效应
  • 遥相关
  • 平流层动力学

参考文献
其他资料
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外部链接

#大氣動力學

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