牛年头北美的暴雪冰冻气候

  浏览量2024-04-01 作者: 轨道交通

  月中旬东亚气温逐步上升,但美国却遭受了一次极点寒流气候进程。跟着高纬度冷空气的南下,气温断崖式跌落,雨雪冰冻齐上阵,给基础设施及民众日子带来了严重影响。其间坐落南边的德克萨斯州电力中止,供水管道决裂,民众日子遭受了史无前例窘境,构成几十人逝世的严重灾祸。这好像象美国大片“后天”中的可怕情形呈现了。近些天,网络媒体上关于美国寒流的原因呈现了各种说法,一些或许是气候专家的专业解读,也有一些归于某些非专业网站凑集的新闻,标题吓人,但成果是似而非,无所适从。其间最盛行的说法是这些极点寒流或许原因于全球变暖。但这好像又与知识相悖,难以被承受。据美国一些网站报导,已有业内人士驳斥了()这种观念。确实,全球变暖与极点寒流冷事情的相关机制是一个困难的科学问题,要提醒其构成机理,尚需求科学家深入细致的大数据分析、理论推演和很多的计算机模型数值实验研讨。但是,极点寒流事情产生的直接原因必定是大气环流反常。一个有阅历的气候预报员能够精确的经过气候学原理和动力气候学理论,从接连数气候候图上环流的逐日演化分分出这次美国寒流构成的环流反常特征或成因。

  寒流是北半球中高纬度国家冬天阅历的正常强冷空气活动进程,但极点寒流事情的呈现必定是多种有利要素的“一差二错”,每个要素的奉献巨细能够不同。在北半球对流层中层(500hPa/5500米)多年均匀环流场上,存在着东亚大槽和北美大槽,因大槽后部的西北气流构成东亚和北美冬气候温显着低于同纬度欧洲等地。在两个槽中心的宽广太平洋上是一个高压脊。今冬北美寒流的一个底子原因是这个高压脊反常偏东偏强,引导极地或高纬度冷空气南下构成北美激烈的降温降雪气候进程。北美寒流成因的气候布景拉尼娜事情(La Nina),它导致北太平洋东部到美国西海岸的副热带高压脊偏强(见图2中又图);其二是这次北美寒流是在北半球中高纬度环流调整进程中产生的。这与庚子鼠年东亚产生的4次寒流进程不同。

  自2021年2月初开端月北半球大气环流环流结构开端调整,东亚虽有冷空气活动,但均未抵达之前的寒流强度。2020年12月初北极低涡(极涡)割裂,主体掉向亚洲一侧后一向安稳少动,构成东亚频频的寒流进程。但自2021年1月下旬初开端北半球大气环流结构开端调整,东亚一侧的极涡剩余低涡开端逐步东移出海,导致北太平洋中东部西风带高压脊增强并东移(见图3左图),当这个低涡持续移至阿留申群岛上空并与阿留申低压叠加后显著地增强,导致其前部的西风带高压脊增强并与因拉尼娜冷事情增强的副热带高压脊同位相叠加,在北美西海岸构成一个很强的高压脊,引导高纬度冷空气大举南下,构成了北美的强寒流气候进程。

  图3 2021年2月10日(左)与2月14日20点700mb气候图,红线为等温线,蓝线为等位势高度线(图下载自中央气候台网站).

  这次北美寒流的一大特点是冷空气居然抵达美国南部气候干热的德克萨斯州并伴跟着大雪气候。原因之一自然是东海岸高压脊太强;另一个重要原因与所谓“上游效应有关”。在高空气候图上移动的大气长波是所谓Rossby波,它的构成原因于科里奥利参数(f=2Wsinj)随纬度的改变率,即b效应。其间W是地球旋转角速度,j是纬度;b=2Wcosj,称为Rossby参数。G. Rossby是叶笃正先生在芝加哥大学读博时的导师。叶先生博士论文的研讨内容之一是Rossby波的能量频散问题,即Rossby波的组成波以群速度向下流传达,其速度超过了Rossby波自身的传达速度。这个成果提醒了气候图上常常看到的上游效应构成的机理,即当上游一个低压槽加深时,远在千公里之外下流的低压槽也会很快加深。其原因是大气长波能量向下流的敏捷传达,称之为能量频散。因而,从东亚东移的极地涡旋割裂体抵达北太平洋阿留申群岛上空时加强时,不只导致北美西海岸高压脊的增强,也很快引起下流美国上空的低压槽加深并在槽底的德克萨斯邻近新生出一个气旋,给当地带来大雪气候。

  可见,辛丑牛年之初北美的超级寒流进程也与2020年12月初自北极涡旋割裂出的低涡体有关。这个剩余低涡体向东移动出海,终究消失在美国上空,完毕了它的远程之旅。一起,北极涛动指数也在阅历了两个半月多的负位相后,于2021年2月中旬末又转为了正位相,北极大涡旋又在重建。因而,这次北美的超级寒流,一种原因是因为拉尼娜布景下中纬度大气环流波幅增大,另一方面是掉向亚洲一侧割裂的极地涡旋体在制作了四次东亚寒流和若干次冷空气侵略气候后,东移出海,移向北美大陆,途中经过上大气长波的能量频散效应,导致北美西海岸高压脊增强和北美大槽的加深,终究在美国制作了这起稀有的低温雨雪冰冻灾祸性事情。

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