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全球多地迎寒潮 极地涡旋系统分裂南下
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全球多地迎寒潮极地涡旋系统分裂南下
杨学祥，杨冬红
2016年01月21日新京报报道，全球多地迎寒潮乌克兰两人冻死街头：
近来，全球多地出现严寒天气，美国遭遇暴风雪，预计将影响5000万人，日本北海道24小时积雪达到92厘米，两名乌克兰居民冻死街头。
受南下的北极寒流影响，美国中西部和东部地区迎来大降温，多地温度降至冰点以下，部分地区可能会迎来降雪。
受寒流影响，欧洲多国遭暴雪袭击。波黑境内部分村庄停电。罗马尼亚、乌克兰等地受暴风雪侵袭，交通中断，两名乌克兰居民冻死街头。在龙卷风和暴雪袭击下，俄罗斯部分学校停课。
有关专家表示，由于全球变暖以及气候异常，外界暖空气的大量入侵，也会使原本稳定的极地涡旋系统失去平衡而分裂南下。比如北极地区原本是寒冷气团的堆积地区，并被周围的高气压包围着。这种“南高北低”的态势被称为北极涛动正位相。在这种情况下，冷空气都被限制在极地范围。但近些年来，北极涛动正位相逐步减弱，开始向负位相发展，当暖高压强行进入，使得寒冷气团移位，倾泻而下到中低纬度地区，进而引发寒潮。
我们在2015年1月5日发表的博客“赤道和北极的冷暖交换：北极奇暖，中国大寒？”中指出，据@@中国气象爱好者称，前几天，北极的气温已超过0℃，这是有卫星探测以来，首次12月在北极发现零上的温度，谓之“世纪奇暖”也不为过。北极暴暖，必然会影响我国，而且很大可能是诱发一场强大的冷空气！
http://news.sina.com.cn/c/2016-01-05/doc-ifxneept3698416.shtml
我们在2016年1月3日提出一个问题：暖流到北极寒流到哪里？
图1 2016年1月3日我们预测的流向北极的超级暖流和流向亚洲的超级寒流
其中，赤道东太平洋和东北太平洋及北美洲中西部是最强暖区，也是袭击北极的暖流发源地；俄罗斯是最强冷区，也是寒流集结地。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947815.html
流向美国、罗马尼亚、乌克兰、中国的寒流都标在图1中。
我们在2016年1月3日指出，2015年极强厄尔尼诺导致赤道太平洋异常增温，增大了赤道和北极的温差，达到一定极值，将形成赤道高温的低压区和北极低温的高压区，造成赤道暖流向北极的热输送，这是北极异常增温发生在极强厄尔尼诺发生之后的原因。这表明2016年北极海冰大规模融化已经不可避免。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947689.html
2006-2013年北半球频遭低温暴雪袭击。从中国的情况看，最近的5个冬季更出现了3个明显的“冷冬”。我国平均气温2011年是最低值。与我国类似，欧亚大陆很多国家也正在遭遇寒冬。与近几年相比，2012年这次欧洲暴风雪和寒流造成的灾害比2007年、2008年、2009年严重得多，但还比不上2006年、2010年和2011年，其中2006年的情况基本是最严重的（杨冬红等，2011）。
北极海冰覆盖面积自20世纪就开始记录，上世纪60年代，北极冬季海冰覆盖面积为1400万-1600万平方公里，夏季末海冰覆盖面积为700万-900万平方公里，此后北极海冰面积持续下降。海冰最低覆盖面积出现在2005年、2007年、2008年和2010年的9月份，最低记录是2007年428万平方公里，这一最低记录于2012年再次被打破。2012年11月，世界气象组织在多哈举行的联合国气候大会上发布报告称，从2012年3月至9月间，北极海冰消失了1183万平方公里，比整个美国还要大。因此，北极周围海冰面积“创下了历史新低”。
2012年秋季，北极海冰的面积与体积均降至历史最低点。但根据位于美国科罗拉多州的美国国家冰雪数据中心（NSIDC）2013年3月25日公布的卫星图像显示，最近一段时间，北极海冰的面积又逼近这一最低点，随时可能“打破纪录”。“北极海冰正在迅速融化，目前的面积甚至不足30年前的两成，导致北极变暖。”美国罗格斯大学沿海和海洋科学研究所的专家詹妮弗·弗朗西斯说，这正是全球气候变暖的“症状”，并令北极地区的冷空气南下。
但是，全球变暖如何导致北半球气候变冷，专家并没有给出相关的变化机制。
图2 格陵兰海冰融化导致的海水和大气的流动是北半球中低温度地区变冷的根源，
引力模型的计算结果表明：北极冰盖大量融化导致北极地区海平面和大气等位面的大幅度下降，压力变化迫使北极地区冷水和冷空气流向北半球中低纬度地区。太平洋海温下降导致全球变暖停止。
极地冰盖融化后全球海平面都将上升，这是一个错误的观点。最新模型研究表明，如果格林兰冰盖融化可导致其附近海平面将下降100m，北苏格兰的海平面将下降3m，冰岛周围海平面将下降10m，南美部分地区海平面将上升10m。冰盖融化导致地表巨量物质转移，改变了地球内外重力场，地球内核南移100 m，北极和南极海平面分别下降和上升175px。在海平面附近，大气等位面的变化幅度与海平面变化幅度非常接近。
近期北极海冰和冰盖的融化只是最新模型的一个缩影。北极大量冷水和冷空气在下降等位面的压力下流过北半球中低纬度地区，导致北半球频遭低温暴雪袭击。
图3 北极涛动的正位相和负位相
网友zecrio最近指出，北极点附近在2015年12月30-31日经历了异乎寻常的升温，气温上升了30度。很多百姓表示北极都那么暖了，咱们中国肯定会更暖。。。其实不然，恰恰相反，北极点暴暖意味着强烈暖高压脊鸠占鹊巢，它占据了原先北极圈地区的强烈冷气团的地盘，强烈冷气团被迫将会被排挤到中低纬度地区的西伯利亚、贝加尔湖这些地区堆积加强，极涡瞬间南压。专家预计在元旦过后1月6日开始北极强冷气团将开始入侵中国，由于极地高压持续稳定，乌拉尔山阻塞直接插到北极，导致今年1月极涡整体全面偏向东亚，偏离北美。与之前2年恰恰相反。加之今年为厄尔尼诺年，南方暖湿气流活跃，我国大部未来雨雪鼎盛，气温偏低。南方有低温雨雪冰冻过程。至少1月6日-18日都维持这种情况。
有报道称，北极涛动是北半球中纬度和高纬度气压此消彼涨的一种跷跷板现象。通常情况下，北极地区冬季受低气压系统支配，而中纬度地区受高气压支配。此时，北极涛动处于正位相，限制了极地冷空气向南扩展。（图片来源：香港天文台）
美官方预测，下月跷跷板上的两泡走弱，高低压间坡度有走缓趋势。这意味着冷空气即将趁虚而入强势回归？那是不是意味着1月雾霾会变少？
http://weather.news.sina.com.cn/news/2015/1231/1401112805.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947384.html
冷暖气候循环
极强厄尔尼诺导致赤道太平洋增温——温差和压差引导暖流突袭北极——北极增暖导致冰盖异常融化——等位面变化和北极涛动位相变化导致北半球变冷——最强拉尼娜或今年登场。
与1998年一样，2016年将成为最热年和最强拉尼娜年。
2015-2016年厄尔尼诺与1997-1998年惊人相似。
2015-2016年的潮汐组合与1997-1998年也非常相似，相同的天文背景是两者相似的根本原因。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-946987.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-946996.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947603.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947689.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-948137.html
对我国南方即将出现的大到暴雪，有民众很是担忧，莫非2008年雨雪冰冻灾害又要重演？对此，中央气象台首席预报员张涛表示，此次大范围低温雨雪冰冻天气过程基本可称作“三日游”，即持续时间在3天左右，因此不会出现2008年持续性低温雨雪冰冻天气。
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/1/336660.shtm
寒潮强弱与潮汐组合有关，1月15-17日的潮汐组合导致的冷空气活动不是最强，22-24日潮汐组合导致的强暖空气活动是超级寒潮只持续三天的原因：
潮汐组合C：1月17日为日月小潮，1月15日为月亮赤纬角最小值北纬0.0000度。1月15日为月亮近地潮，三者强叠加，潮汐强度较大，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展，潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和冷空气活动。
潮汐组合D：1月24日为日月大潮，1月22日为月亮赤纬角最大值北纬18.2235度。两者强叠加，地球扁率变为最小，地球自转变为最快，有利于厄尔尼诺发展（强），潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和暖空气活动，有利于低层偏南风的发展，带来较多水汽，造成部分地方出现大雾天气（强）。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-935396.html
2-3月潮汐组合有利于北极寒潮南下。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947923.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-950942.html
2月中下旬潮汐组合更有利于极地寒潮南下，持续时间会超过10天：
潮汐组合C：2月11日为月亮赤纬角最小值北纬0.0001度。2月11日为月亮近地潮，两者强叠加，潮汐强度较大，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展，潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和冷空气活动(强)。
潮汐组合D：2月15日为日月小潮，2月18日为月亮赤纬角最大值北纬18.1517度。两者弱叠加，地球扁率变小，地球自转变快，有利于厄尔尼诺发展（弱），潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和暖空气活动，有利于低层偏南风的发展，带来较多水汽，造成部分地方出现大雾天气（弱）。
潮汐组合E：2月25日为月亮赤纬角最小值北纬0.0000度。2月27日为月亮远地潮，2月23日为日月大潮，两者强叠加，三者弱叠加，潮汐强度较大，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展，潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和冷空气活动(强)。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947923.html
变冷趋势不止三天。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-951444.html
2月中旬和下旬的潮汐组合决定冷空气活动强和暖空气活动弱，有利于北极寒潮南下，2月的气温将继续异常变冷，2008年雨雪冰冻灾害在2月中下旬有重现的可能。
参考文献
杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008 Vol. 23 (6): 1813～1818
杨冬红, 杨学祥. 北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性[J]. 地球物理学进展,2014,29(2): 610-615.
相关报道
全球多地迎寒潮乌克兰两人冻死街头
2016年01月21日03:40 新京报全球多地迎寒潮乌克兰两人冻死街头
原标题：全球多地迎寒潮乌克兰两人冻死街头
近来，全球多地出现严寒天气，美国遭遇暴风雪，预计将影响5000万人，日本北海道24小时积雪达到92厘米，两名乌克兰居民冻死街头。
受南下的北极寒流影响，美国中西部和东部地区迎来大降温，多地温度降至冰点以下，部分地区可能会迎来降雪。
据美国媒体19日报道，包括纽约、华盛顿、波士顿等在内的美国东部地区，预计22日将遭遇来自加拿大寒流和加州暴雨系统的双重夹击。纽约市预计迎来5英寸（约合13厘米）到8英寸（约合20厘米）降雪。气象专家表示，尽管风暴可能会随着向东北移动的过程中威力减弱，但是带来的影响仍然不容小觑。若寒流威力不减，届时将影响5000万人。
除了美国东部地区大降温外，美国中西部地区也未能幸免。受到寒流影响的明尼苏达州、艾奥瓦州、印第安纳州均出现大幅降温。气象专家表示，北达科他州、明尼苏达州、艾奥瓦州东北部地区的气温将维持在冰点以下。
由于不断增强的低气压盘旋在北海道东部上空，20日，日本各地继续迎来暴雪与狂风天气。北海道、本州的日本海一侧以及东海地区多地降雪，名古屋市和岐阜市积雪达9厘米，京都市积雪4厘米、山口市积雪8厘米。截至20日上午8时的24小时降雪量分别为北海道远轻町92厘米、岐阜县郡上市60厘米、山形县新庄市44厘米、石川县加贺市43厘米。
19日，韩国首尔最低气温突降至零下15摄氏度。韩国气象部门预计，未来一周韩国全境将持续低温。
受寒流影响，欧洲多国遭暴雪袭击。波黑境内部分村庄停电。罗马尼亚、乌克兰等地受暴风雪侵袭，交通中断，两名乌克兰居民冻死街头。在龙卷风和暴雪袭击下，俄罗斯部分学校停课。
（宗和）
■分析
全球变暖可能加剧寒潮
据新华社电造成寒潮的原因有多种，但许多专家都认为，这与北极气候变化有着密不可分的联系，全球变暖则起着推波助澜的作用。
德国波茨坦气候影响研究所的拉姆斯多夫表示，由于气候变暖，北极冰盖的体积在近30年里减少了20%。极地海洋一旦缺少冰层覆盖，其海面相对温暖的空气就会向寒冷的高空移动，影响极地大气循环。其结果是极地冷空气在高压系统推动下，向北半球大陆地区进发，导致当地气温骤降。此类现象近几年不断发生。
美国国家冰雪数据研究中心专门从事北极冰研究的科学家朱利恩·斯特罗伊夫说，北极海水的升温会改变北极的气候类型，还会影响急流。急流是环绕地球流动的持续气流，能对冬季暴风雪和极地冷气团产生强烈影响。研究显示，北极风模式变化产生的低压槽可能会让北极大气向南流动。
有关专家表示，由于全球变暖以及气候异常，外界暖空气的大量入侵，也会使原本稳定的极地涡旋系统失去平衡而分裂南下。比如北极地区原本是寒冷气团的堆积地区，并被周围的高气压包围着。这种“南高北低”的态势被称为北极涛动正位相。在这种情况下，冷空气都被限制在极地范围。但近些年来，北极涛动正位相逐步减弱，开始向负位相发展，当暖高压强行进入，使得寒冷气团移位，倾泻而下到中低纬度地区，进而引发寒潮。
责任编辑：向昌明 SN123
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