極地渦旋

極地渦旋（polarvortex）簡(jiǎn)稱(chēng)極渦，是極地高空冷性大型渦旋系統(tǒng)，是極區(qū)大氣環(huán)流的組成部分。其位置、強(qiáng)度以及移動(dòng)不僅對(duì)極區(qū)，而且對(duì)高緯地區(qū)的天氣都有明顯影響。

地球有兩個(gè)極地渦旋結(jié)構(gòu)，分別位于南極與北極的上空，深度跨越地球的對(duì)流層和平流層。這種渦旋結(jié)構(gòu)在冬季達(dá)到最大的強(qiáng)度，從而讓西向盛行風(fēng)來(lái)勢(shì)兇猛。在北極地區(qū)，這一巨大極地渦旋的中心位置位于俄羅斯西伯利亞?wèn)|北部地區(qū)以及加拿大海岸外巴芬島上空。

極地是地球的冷極，也是大氣的冷源，因而在極地低空形成冷性高壓，在極地上空則形成冷性低壓。南極極地渦旋比北極極地渦旋更為顯著，持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng)，更為穩(wěn)定。

與臺(tái)風(fēng)或者水面上漩渦的形態(tài)類(lèi)似，從上空俯瞰，極渦也是一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的渦旋。它的外圍是速度很快的西風(fēng)氣流，在最為理想的情況下，北極渦旋穩(wěn)定在北極地區(qū)，這里的極寒空氣也被鎖定在渦旋當(dāng)中，就像下圖這樣。

當(dāng)北極渦旋夠強(qiáng)，能夠穩(wěn)定待在北極時(shí)，北半球中緯度地區(qū)也基本不會(huì)遭受強(qiáng)冷空氣的侵襲。但一旦北極渦旋減弱，西風(fēng)帶上出現(xiàn)大的起伏波動(dòng)，暖空氣就會(huì)趁機(jī)北上搶占極地，極渦一方面可能會(huì)分裂出若干個(gè)冷中心，另一方面也不得不被迫南下尋找出路，這一來(lái)也順便把極寒的冷空氣帶給了中緯度地區(qū)，寒潮天氣隨之到來(lái)。

2019年1月28日，一場(chǎng)寒流為美國(guó)西部以及東北部各州帶來(lái)了大幅降溫和降雪。根據(jù)美國(guó)氣象部門(mén)檢測(cè)，在中西部明尼蘇達(dá)州和南達(dá)科塔州等部分地區(qū)達(dá)到零下45攝氏度，而在29日和31日之間，芝加哥遭遇零下44攝氏度的低溫。

2021年10月中旬末，強(qiáng)烈的阻塞高壓在加拿大北部、格陵蘭一帶發(fā)展，大量暖空氣突入北極，迫使北極渦旋分裂，并南下阿拉斯加、白令海，阿留申群島附近強(qiáng)風(fēng)暴不斷。

北極濤動(dòng)

北極濤動(dòng)，指北半球中緯度地區(qū)（約北緯45度）與北極地區(qū)氣壓形勢(shì)差別的變化。它是一個(gè)代表北極地區(qū)大氣環(huán)流的重要?dú)夂蛑笖?shù)，可分為正位相和負(fù)位相。?

北極通常受低氣壓系統(tǒng)支配，而高氣壓系統(tǒng)則位于中緯度地區(qū)。當(dāng)北極濤動(dòng)處于正位相時(shí)，這些系統(tǒng)的氣壓差較正常強(qiáng)，限制了極區(qū)冷空氣向南擴(kuò)展；當(dāng)北極濤動(dòng)處于負(fù)位相時(shí)，這些系統(tǒng)的氣壓差較正常弱，冷空氣較易向南侵襲。

中國(guó)國(guó)家氣候中心專(zhuān)家認(rèn)為，美國(guó)東部和中國(guó)東北、華北地區(qū)均處于大洋西岸。冬季氣團(tuán)主要從西北向東南穿越北美洲和亞洲。極地氣團(tuán)南下到大陸上空，當(dāng)氣團(tuán)經(jīng)過(guò)海面時(shí)，溫度極低的空氣與相對(duì)溫暖的水面接觸，氣團(tuán)下部溫度升高，水汽進(jìn)入氣團(tuán)。寒冷、密度較大的冷氣團(tuán)下沉，使暖空氣上升，溫度降低，水汽凝結(jié)，空氣不太穩(wěn)定，云層不斷加厚，產(chǎn)生降水。由于下層空氣溫度很低，當(dāng)冷空氣逐漸向前推移，上升氣流減弱，云中水汽直接在冰晶上凝結(jié)成較大的形態(tài)，由此，水汽以雪的形式降落下來(lái)。

同時(shí)，中國(guó)國(guó)家氣候中心專(zhuān)家認(rèn)為，相比北美和亞洲的寒潮暴雪天氣不同，歐洲的暴風(fēng)雪形成的原因在于大西洋中的一股暖流，即北大西洋暖流。其對(duì)整個(gè)歐洲特別是北歐、西歐的影響很大，這股海洋暖流使得其上面的空氣保持暖濕狀態(tài)。歐洲處于高空冷渦的控制下，來(lái)自大西洋的西南暖濕氣流進(jìn)入高空冷渦后上升凝結(jié)產(chǎn)生降雪。由于高空冷渦上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，極地冷空氣南下與當(dāng)?shù)貜?qiáng)盛的暖濕氣流大范圍匯合會(huì)導(dǎo)致大范圍降雪。