极地涡旋正在“急刹车”：一次关于 Polar Vortex 的解读
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Polar Vortex Blog
关于监测和预测平流层极地涡旋的博客，以及它们如何（以及不如何——主要是“不如何”！）影响极端冬季天气和季节性气候。*说真的，我们可能会花很多时间来解释，为什么从加拿大袭来的最新一波寒潮，可能与极地涡旋无关。
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Climate.gov 的 Polar Vortex Blog 由 Amy Butler (NOAA Chemical Sciences Laboratory) 和 Laura Ciasto (NOAA Climate Prediction Center) 撰写、编辑和审核，Climate.gov 团队 (NOAA Climate Program Office) 提供编辑和图形支持。这些是主题专家撰写的博客文章，并非官方机构的声明；如果您引用这些文章或评论区的内容，您应该将引用的材料归于个人博主或评论者，而不是 NOAA 或 Climate.gov。
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极地涡旋正在“急刹车”
作者：Laura Ciasto 和 Amy Butler 发布日期：2025 年 3 月 6 日 12 条评论
本冬季的大部分时间里，60°N 的极地涡旋风都在平流层极地地区高速旋转。仅在 2 月份，这些自西向东的风就比一年中的这个时候正常情况强两倍。然而，最新的预测表明，极地涡旋即将换挡，本周末将发生一次重大的涡旋扰动。请继续阅读，了解为什么极地涡旋可能会在本季提前触底。
观测和预测 (NOAA GEFSv12) 的 60°N 极地涡旋风速（粗蓝线）与自然变率范围（淡蓝色阴影）的比较。自 11 月中旬以来，这些平流层风比正常情况强（细蓝线）。然而，这种情况即将改变，因为最新的预测（发布于 2025 年 3 月 3 日）表明，未来几天 60°N 的风速将急剧下降（粗紫线），表明极地涡旋受到扰动。最大的问题是，这些风是否会在本季结束前恢复到正常强度。NOAA Climate.gov 图片，改编自 Laura Ciasto 的原作。
平流层“维修站”
在撰写本文时，极地平流层的自西向东风仍在北极地区高速旋转[脚注 #1]，但预测表明，它们不仅将在周末前戛然而止，而且还将强烈地反转方向。当这种风向反转（即，风向变为自东向西）发生在 60°N 和 10 hPa（我们上方约 19 英里/30 公里）时，这被称为平流层突然变暖。顾名思义，这些重大的极地涡旋扰动与短时间内令人难以置信的平流层温度升高有关[脚注 #2]。对于即将到来的事件，中平流层的温度可能会在不到 5 天的时间内升高多达 45°F (25°C)。
观测和预测 (NOAA GEFSv12) 的极地帽温度与自然变率范围（淡橙色阴影）的比较。自 10 月以来，这些平流层温度（粗红线）低于正常水平（细红线）。这是预期的，因为强劲的极地涡旋风充当了寒冷的北极空气和较温暖的中纬度空气之间的屏障。随着极地涡旋受到扰动，平流层将迅速而强烈地变暖（粗粉色线），因此得名平流层突然变暖。NOAA Climate.gov 图片，改编自 Laura Ciasto 的原作。
平流层突然变暖事件通常有两种可能的情况：极地涡旋要么偏离极点，要么分裂成两个较小的涡旋。这次特别的事件可能兼具两种情况。最初的变暖事件始于极地涡旋向欧洲移动，但预测也显示，几天后，涡旋的部分从主要叶片分裂出来。
平流层状况的演变和预测。本周早些时候（2025 年 3 月 4 日；左图），极地涡旋风（矢量）更靠近极点，使相对寒冷的空气（浅色阴影）与较温暖的周围空气（橙色/红色阴影）隔离开来。到 2025 年 3 月 10 日（中图），GFS 预测表明，极地涡旋将被推离极点更远，较温暖的空气涌入北极。60°N 附近的平均风将变为自东向西，这标志着一次 平流层突然变暖。预计这种对极地涡旋的扰动将持续至少未来两周，涡旋的较小叶片会周期性地分裂出来（例如，2025 年 3 月 13 日，右图）。目前的预测表明，今年春季平流层风将不会恢复，再次变为自西向东。如果是这样，该事件将被归类为 最终变暖，而不是仲冬 平流层突然变暖。NOAA Climate.gov 图片，基于 Laura Ciasto 提供的 Global Forecast System 数据。
极地涡旋会再次启动它的引擎吗？
关于这次极地涡旋扰动的一个大问题是，60°N 的平流层风是否会恢复并再次变为自西向东，从而将极地涡旋季节（及其影响天气模式的能力）延长到晚春。目前的预测[脚注 #3]没有显示会恢复，因此这次“维修站”可能是涡旋赛车季的终点。如果情况确实如此，那么它将被归类为“平流层最终变暖”，而不是重大的平流层突然变暖。
正如我们在上个赛季的文章中所讨论的那样，最终变暖每年春天都会发生，因为阳光返回北极，赤道和极点之间的温差减小。因此，由该温差维持的自西向东风减弱并过渡到自东向西风。这种转变通常发生在 4 月中旬的某个时候，但自 1958 年以来有 5 年最终变暖发生在 3 月 15 日之前。与今年一样，这些年份对应于没有仲冬平流层突然变暖的冬季[脚注 #4]。
潜在的平流层-对流层“刮蹭”
北极上空空气柱中，平流层和对流层大气厚度与平均值的差异（“标准化位势高度异常”）。自今年年初以来，低厚度异常（紫色阴影，表明极地涡旋比平均水平强）一直主导着平流层，但仅周期性地耦合到对流层。最新的预测显示，厚度异常发生了显著变化，厚度异常增加（橙色阴影），这与极地涡旋受到扰动的情况一致。这些平流层异常之前是对流层异常，符号相同，暗示着来自下方的推动。然而，现在判断这些平流层异常是否会再次向下滴入对流层还为时过早。标准化异常基于与 1991-2020 Climate Forecast System Reanalysis 气候平均值的偏差，并已除以标准差。数据来自 Global Forecast System 观测分析和预测。
无论这是最终变暖还是涡旋决定再次运行，两者都有可能影响我们今年春天的天气。对极地涡旋的扰动可以传递到对流层并扰乱急流。这些对急流的扰动可能会将比正常情况更冷的北极空气带到美国东部。
现在，这并不意味着您需要重新拿出冬季轮胎，而您的园艺工具继续积灰。首先，现在判断这次涡旋扰动是否会进入对流层还为时过早，因为最新的预测显示，在变暖事件发生后，平流层-对流层的相互作用并不多。其次，虽然 3 月份突然变暖的影响与仲冬的影响非常相似，但春天即将来临，因此与 1 月份相比，美国带来的任何北极空气都不会“感觉”那么冷，因为我们处于一年中较温暖的时期。
即使极地涡旋季节今年提前结束，我们仍然希望至少再发布 1 或 2 篇文章（包括一位客座作者），敬请关注！
脚注
[1] 今年冬天，我们花了多篇文章讨论了强劲但有时会拉伸的极地涡旋，以及这对我们的冬季天气意味着什么。如果您有兴趣，请阅读此处、此处和此处。 [2] 在如此短的时间内温度的突然升高是由于几个原因造成的。随着主要平流层突然变暖期间极地风减弱并反转方向，有一部分空气向极地方向移动，并在北极上空迅速下降，压力增大。当空气下降时，它会变暖：这是温度在主要变暖事件期间可以如此令人印象深刻地升高的原因之一。此外，极地涡旋风充当了寒冷的北极空气和较温暖的中纬度空气之间的屏障。当风/屏障减弱时，较温暖的中纬度风可以进入极地平流层并有助于提高温度。 [3] 在这些文章中，我们展示了美国的 GEFS 模型，但 ECMWF 模型目前也没有显示未来几周内涡旋会恢复。 [4] 冬季发生突然变暖与后期最终变暖之间（以及相应地，没有突然变暖的年份与早期最终变暖之间）的联系被认为是由于平流层中控制极地涡旋强度的动态和辐射过程之间的拉锯战造成的。特别是，如果在仲冬期间发生突然变暖，极地平流层风将被拉回西向东的流动状态，以平衡极地上方缺乏阳光而产生的平流层温度梯度。如果这种平流层风恢复到西向东的流动状态，它可能会为行星波与风相互作用提供额外数周至数月的时间，从而将最终变暖的时间延长到更晚。另一方面，如果突然变暖发生在春分点附近，当阳光已经返回极点时，平流层风感觉不到返回西向东状态的辐射力，因此风通常会保持东向西（对应于早季最终变暖）。