变化中的北极（57）退则炸弹气旋，进则臭氧空洞，进退两难的北极急流

张武昌 2023年1月2日星期一

地球的大气的热源主要来自太阳，但是太阳光并不能直接加热大气，而是穿过大气照射到地面和海面，当地面和海面加热后，就会通过传导、对流和辐射三种方式加热大气，所以虽然太阳光来自大气层的上层，但是加热的却是大气层的底层。

 由于是从底层加热，热空气位于冷空气下边，于是产生强烈的对流。大气的对流作用在地球的南北两个半球各生成三个对流环，被称为Hadley环流，Ferrrel 环流，和极地环流，由于热带比极地获得的热量多，所以Hadley环比极地环的高度大一些。在Hadley环的高层大气从赤道向极地运动，Ferrel环的左臂从低向高升腾的同时也向极地运动，这时科里奥利力发生作用，它们在高空形成沿地球纬度线环绕地球的很强的气流，叫做高空急流jet stream。

这两个高空急流一个叫亚热带急流，一个叫极地急流 polar jet，北极的则为北极急流。由于地球是个球体，在高纬度的科里奥利力比低纬度强，所以极地急流比亚热带急流强。

从外形上看，极地急流是由其下方的上升流形成，上升流是由北极来的冷空气和亚热带来的温暖空气形成的锋面造成的，所以，这个系统就像下图所示的更衣室，极地急流就像是上面的金属框架，上升气流锋面就像是在金属框架上悬挂的布帘。

在北极的高空向下看，极地急流就像一个腰带环绕在北纬40-60度之间，由于强度不同，极地急流呈现出不同的姿态，被称为北极涛动(Arctic Oscillation, AO)或北极环状模(Northern Annular Mode, NAM) ，当处于正相位时，急流较强，接近圆形，北极的冷空气被控制在北极地区。处于负相位时，急流较弱，曲曲折折，北极的冷空气不能被束缚住，就会向南方倾泻，形成炸弹气旋。

炸弹气旋主要发生在每年12月至3月期间，来自北极的零下50-60度的冷气流带来强风，暴雪，强降水以及洪水等，破坏力比夏季的台风要大得多，因此科学家给它个诨号叫“炸弹气旋”。

由于美国中部没有东西走向的山脉阻挡南下的冷空气，冷空气威力直达佛罗里达州。

炸弹气旋在这几年发生的频率越来越频繁，破坏力也越来越大，最近的一次是2022年12月23日。

在夏季也会出现急流变弱的情况，南方的热空气就会形成涡旋脱离并向高纬度移动，形成北极区域的夏季高温。这是北极地区出现较高气温的原因之一。

当急流变强时，北极的冷空气得不到释放，温度越来越低，这时极地的大气就会发生另外的变化：温度降低导致高空云层生成，氯和溴会在云层表面与臭氧发生反应，导致臭氧损耗，形成臭氧空洞。

臭氧空洞在南极是常见现象，但是在北极比较罕见。北极在1997年、2011年和最近的2020年4月出现了臭氧空洞（注意空洞接近于环形，北极急流较强，形状接近圆形），并于4月23日消失。由于处于人口稀少地区，这个空洞对人类健康影响不大。

退则炸弹气旋，进则臭氧空洞，进退两难的北极急流。