兰大大气学院天气学原理教程--极地环流.ppt

第三节极地环流概况地理学上把66 5 N以北和66 5 S以南地区称为极地 大气在极地上空平均是净支出热量 所以极地是大气中的冷源 中 低纬度的热量通过平均经圈环流和大型涡旋不断向极地输送 大气在极地冷源上丧失热量形成冷空气 然后向南侵袭 影响中 低纬的环流和天气 所以研究极地环流很有意义 一 极地涡旋无论冬 夏季 500hPa高度以上都存在围绕极地地区的低压中心 称极涡 极地涡旋 是对流层中上层大尺度气旋性环流 在100hPa等压面图上 极涡表现比较明显和完整 但极涡中心并不正好在南北极 1 极涡的统计特征 寒潮天气系统 资料统计 北纬50度以北平均每天有1 5个极涡 而频数最大最集中的地区是以极地为中心向亚洲和美洲伸展的狭长地带 极区 北美至大西洋和亚洲这三个区内出现极涡中心的天数多而且较稳定 其中又以亚洲最为显著 最长的极涡活动天数达35天 2 极涡移动路径 极涡中心移动路径 按其活动轨迹可分三类 1 经向性运动 极涡中心从一个区经极地移到另一个区 2 纬向性运动 即沿纬圈方向移动 此类路径偏于欧洲部分 3 转游性运动 极涡中心经过一段时间的活动后 又返回到原来的出现点附近 其过程可持续一个月之久 3 极涡的环流型 按100hPa极涡中心的配置有 1 绕极型 北半球只有一个极涡中心 位于北纬80度以北极点附近 2 偏心型 北半球只有一个极涡中心 位于北纬80度以南 3 偶极型 北半球有两个极涡中心 4 多极型 北半球有三个或三个以上的极涡中心 二 北极环流的平均状况1 冬季存在两个极涡中心 一个较强的位于格陵兰西部 另一个较弱的在亚洲的东北部 2 夏季只有一个极涡中心位于加拿大极区 500hPa对流层中层平均高度场 1月 1月北极地面多年平均气压 北半球7月500hPa平均等高线 7月份北极地面气压平均图 高 三 极地近地层气温分布特点1 逆温层2 地面温度的年变化 冬 30 夏0 四 平流层环流变化 winter summer 五 极地环流的异常 极涡位置的变动与我国中长期天气变化存在一定的统计联系 特别是对全国范围的寒潮天气爆发的预报具有重要指示意义 寒潮增多典型的极地环流型 冬季 北极对流层中部出现持久地暖性反气旋或暖脊控制 会使极地冷性涡旋分裂并偏离极地向南移动 导致锋区位置偏南 天气学分析明显地揭示北极中上层对流层和平流层极涡的建立 维持 破坏和大气环流调整及季节变化有着密切的关系 陶诗言曾在上世纪6O年代就指出平流层低层从冬到夏和夏到冬大气环流季节变化的特点及其和北极环流的密切关系 陶诗言 1964b 爆发性增暖不仅和极涡分裂 极地平流层环流调整有着密切的关系 并且和高纬度对流层阻塞高压有相当的联系 Limpasuvaneta1 2004 自上世纪50年代Scherhag 1952 发现以后 大量观测资料特别是卫星遥感辐射资料以及大气动力学分析和数值模拟研究都显示爆发性增暖对极涡变化 极地平流层和对流层关系的研究的重要性 陈隆勋 1962 Murakami 1963 上世纪6O一7O年代以来 能量学 Murakami 1963 Millereta1 1972 巳广泛地应用于研究中间层 平流层和对流层间的平均有效位能 平均动能 涡动有效位能 涡动动能的传输和转换 辐射加热和辐射冷却过程所起的作用 由于对流层超长波向上输送过多的能量 提供平流层爆发性增暖的能量 反过来极地和高纬的对流层又接受更多来自平流层的辐射能量