借南极SSW契机浅析平流层爆发性增温

近日一场罕见大戏(重现期不低于10-20年,比北大风王罕见多了),让我把目光转向风吧吧友很少关注的南极地区。
我们可以发现,一次平流层爆发性增温(Sudden Stratospheric Warming)事件正在发生,接下来我会尽自己的努力介绍这种现象以及这次事件可能的影响。



楼主 51moreplants  发布于 2019-09-07 11:32:00 +0800 CST  
首先,介绍一下这三个字母,平流层爆发性增温事件(Stratospheric Sudden Warming)一般来讲是对流层上部的行星罗斯贝波收到地形强迫进入平流层的一种现象,多表现为平流层两极地区温度突然升高20-50度来到-20度以上。

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-07 11:33:00 +0800 CST  
接下来我们来康康为什么楼主说这是一场大戏。由于地形对抬升从而让平流层吸收罗斯贝波能量升温的重要影响,地表的起伏一般容易产生SSW。比起陆地多,山脉广大的北半球,南半球只有安第斯山脉和澳洲东部的大分水岭勉强算是大面积的起伏,到了45S以南更是基本属于南冰洋的地界,所以SSW相对少见。有记录的只有2002年发生过一次。相比之下,北极几乎年年发生多次SSW。

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-07 11:34:00 +0800 CST  
平流层基本只存在由于经向热力差异而形成的全球性西风系统,而罗斯贝波是西风下的主要系统。一般来讲,除了对流层-平流层互相影响产生的准两年大气震荡和冬季鸡窝在中纬度的进退,平流层乏善可陈。
平流层鸡窝是极其重要的天气系统,它的稳定性一般比起被温气和组高推的到处跑的丢人鸡窝(参考2016),但SSW是反例。一旦SSW发生,高低纬度的经向温差急剧下降甚至逆转,部分地区甚至全球转为东风控制。
我们知道北极和南极对流层有AO/AAO代表极地与高纬度的气压差从而表现出冷空气是盘踞在极区还是南下中纬度,类似的,热力学和动力学基础的改变会让平流层两极的冷空气如潮水一般涌向中纬度

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-07 11:37:00 +0800 CST  
然而,说了这么多,我们依然没有避开三个字——平流层。这未免有些小题大做的意思,毕竟除了极少数飞鸟/飞机/探空气球和乱七八糟的微生物,造访平流层是和人类没什么关系的,所以SSW不可怕?不尽然。
世界上最强大的持续风是什么?我们熟悉的tc可能算是大尺度系统里面的王者(龙卷属于nbcs的小尺度)但是单纯论风速,平流层急流才是真正可怕的主宰,然而急流的建立依附于平流层稳定的西风系统,在经向风大幅度减弱甚至逆转的情况下,急流的强度和位置会极大幅度的偏移。
我国由于层层山系的保护受急流影响不大,但是对于欧美地区来讲,北半球急流轴几乎永远是冬季天气的主角。那么对应过来,澳大利亚,南非和智利阿根廷一带,便可能遭受急流减弱带来的强冷空气影响。
可能10月份我们会发现北如墨尔本出现了积雪,巴塔哥尼亚高原被极寒统治,南非的民众对南方连续的强冷空气出现恐慌。这些影响很大,但是好歹隔了半个地球,我国暂时不会受到影响。
然而,地球的一切都是遥相关的巨系统中一员。厄尔尼诺和IOD都会首当其冲受到冷流影响,目前看起来,疯狂输出的AAO让西澳大利亚和东南太平洋的冷水强盛,SSW可能会助推这样的事件,酿成可能的强拉,再通过印度洋季风的强弱就会直接影响我国气候和 风季。同时,南半球平流层的东风也势必会影响北半球的情况,这又可能经过一系列复杂的机制,影响即将到来的北半球冬天。

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-07 11:56:00 +0800 CST  
当然,一次SSW比起几十年的气候态是渺小的,就算今冬异常情况频繁发生,也充其量是一些灾害。但是我们可能要注意某些长期影响。举个例子,南极海冰不同于北极海冰的连续低谷(白令海**你妈今年能不能夏天撑的久一点),在10世纪处于大偏高背景甚至在10-14年创下纪录,这离不开强悍的南冰洋流系将其他洋区暖水隔绝的努力。然而ssw的影响极有可能在海气耦合中传导到洋流一侧,南冰洋流系减弱,海冰收缩也许在所难免。叠加全球气温升高夏季融冰加快的情况可能会让南极部分冰架的不稳定进一步提高,在长期上造成海平面升高一类的恶果。这就不得不让我们更关注这次事件可能的长期影响,从而具体的研究它,分析它

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-07 12:09:00 +0800 CST  
总结一下,ssw是平流层与对流层能量交换的一种机制,在南半球由于地形/海陆分布限制少见,会改变经向热力差和平流层整层的纬向风系统,从而让冷空气更容易影响低纬度地区。这次事件值得深入研究,并可能伴随着深远的长期影响

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-07 12:12:00 +0800 CST  
SSW新进展,这是基本上对流层顶的结果,我说一句-世界名画

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-13 00:10:00 +0800 CST  
放点分析图,当然纬向平均不代表一切

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-14 13:05:00 +0800 CST  
73l怎么有只臭皮鸭,谢谢吧友帮忙战斗并呼叫吧务。不过一看到回复数量我以为我梦里抢了个2l

楼主 51moreplants  发布于 2019-09-18 20:59:00 +0800 CST  
那些说jma干嘛管南极的,自己去看网站不行吗?他将平流层环流看成全球气候的重要一环,这点的监测可比cma强多了(发出了恨铁不成钢的声音)

楼主 51moreplants  发布于 2019-10-12 16:57:00 +0800 CST  
对了,楼主在冷群和其他环流党分析的时候找到了一种更加神奇的事件,目前称其为 SSC(Sudden Stratospheric Cooling) 曾在北亚发生在13/19年的冬春之交,特点为极其强大的偏冷和西风异常@EPAC💫

楼主 51moreplants  发布于 2019-11-08 23:25:00 +0800 CST  
回应麦尔修:
北半球2波下传应该有平流层-对流层耦合乃至海气耦合因素在里面,北美-北大-欧亚-北太如果在中纬度看应该更容易催生一个2波下传的结构,在大陆东侧-大洋西侧槽在大陆西侧到大洋东端脊的结构。这是相对超长波的,长波再论。
然而南极显然不是这么回事,中高纬度主体南冰洋,伸进50S的陆块只有南美的狭窄部分,主鸡窝偏向它并没有什么不正常的。
这段挺胡扯的,因为本来南半球ssw的研究也就是基本没有,谁都觉得没法达成的气象事件,所以也不清楚会发生什么

楼主 51moreplants  发布于 2019-11-09 09:36:00 +0800 CST  
我们回一下楼上,SSW的机制目前来看是在阻塞环流条件下1/2波的波高异常生长+海陆差异/地形维持这样的1/2行星波到其进入平流层,平流层一定高度以下受到这些巨波影响,极夜急流减速。

在主要ssw(有能力迁移/分裂鸡窝并短时扭转10hpa西风急流的主要发生于冬季的强ssw)情况下,彻底转为东风的高度反过来抑制了罗斯贝波的进一步上传,于是波的能量迅速耗散为热能而导致平流层快速升温并很快将西风急流减弱和快速升温传到整个平流层。

在这样的解释下,我们不难看出,一个阻塞环流,即大阻高破坏对流层急流的情况,这通常对应着北亚/北美/欧洲三个主要地区中至少一个,往往是多个经历强冷空气影响,但是这里的强冷是果,而不是因,和ssw本身的发生一样受到环流影响。

而连续强ssw事实上也是基本不可能的,一次主要ssw完成整平流层的下传前没有办法引发一次新的主要ssw,而其对流层影响更是无法持续。

不过弱ssw确实是可能在持续的阻塞环流下连续发生的,只不过一般这样的事件只有把鸡窝推向ssw的对径点效果,而这类ssw发生在北亚的概率高,发生对需要北亚冷源的国内冷迷没有好处。

楼主 51moreplants  发布于 2019-11-17 23:55:00 +0800 CST  

楼主:51moreplants

字数:2650

发表时间:2019-09-07 19:32:00 +0800 CST

更新时间:2019-11-30 18:10:03 +0800 CST

评论数:445条评论

帖子来源:百度贴吧  访问原帖

 

热门帖子

随机列表

大家在看