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寒潮經歷大型遷徙
從11月26日至12月5日的均溫距平分佈圖上可以清楚地看到，西伯利亞大部分地區出現了一大片的紅色區域，尤其是靠近北極圈的位置，紅色特別深，偏暖幅度竟然超過了12攝氏度。此次偏暖現象，說明氣候系統發生了明顯的異動。
這種異常偏暖表明，寒潮可能經歷了一次大型的遷徙。究其原因，主要與全球西風帶的劇烈震盪有關。11月下旬至12月初，北半球的西風帶因歐洲一帶的炸彈氣旋活動而受到強烈擾動。炸彈氣旋透過快速發展，將大量暖溼空氣送入北極圈，導致極地區域氣溫驟升，使得寒潮的源泉西伯利亞無法穩定地積累冷源。
然而，由於冷空氣南下之前並未完成在西伯利亞的積雪反射下的充分堆積和冷卻，其實際強度較弱，因此儘管東北出現了寒潮，但氣溫並未顯現出極端偏低的狀態。相反，暖溼氣流趁機從東南方向湧入，與南下冷空氣在東北地區激烈交匯，最終倒是引發了史詩級特大暴雪。
此外，從環流角度來看，炸彈氣旋在歐洲的活躍加劇了全球環流的不穩定性。它不僅將暖空氣推向北極圈，也增強了西風帶的擺動幅度。這種震盪的上下游效應會對全球多個區域產生深遠影響。
例如，北美東部可能因極地渦旋的南移而遭遇極端寒潮，而亞洲地區則在高緯度波動的驅使下，更容易受到冷空氣分批次南下的影響。
與此同時，西伯利亞的暖化現象也可能對未來的寒潮強度形成積累效應。儘管短期內冷空氣南下時表現出分散特點，但如果暖溼氣流不斷推動冷源迴流、積聚，寒潮的整體強度反而可能在後期爆發。
這也是為什麼近期全球許多地區的極端天氣事件變得更加不可預測的原因。
極地渦旋
極地渦旋（polarvortex）簡稱極渦，是極地高空冷性大型渦旋系統，是極區大氣環流的組成部分。其位置、強度以及移動不僅對極區，而且對高緯地區的天氣都有明顯影響。
極地渦旋示意圖
極地渦旋
地球有兩個極地渦旋結構，分別位於南極與北極的上空，深度跨越地球的對流層和平流層。這種渦旋結構在冬季達到最大的強度，從而讓西向盛行風來勢兇猛。在北極地區，這一巨大極地渦旋的中心位置位於俄羅斯西伯利亞東北部地區以及加拿大海岸外巴芬島上空。
加拿大的巴芬島和俄羅斯的東北部
極地是地球的冷極，也是大氣的冷源，因而在極地低空形成冷性高壓，在極地上空則形成冷性低壓。南極極地渦旋比北極極地渦旋更為顯著，持續時間也更長，更為穩定。
南極地區渦旋檢測圖
與颱風或者水面上漩渦的形態類似，從上空俯瞰，極渦也是一個逆時針旋轉的渦旋。它的外圍是速度很快的西風氣流，在最為理想的情況下，北極渦旋穩定在北極地區，這裡的極寒空氣也被鎖定在渦旋當中，就像下圖這樣。
圖：NOAA-美國國家海洋和大氣管理局
當北極渦旋夠強，能夠穩定待在北極時，北半球中緯度地區也基本不會遭受強冷空氣的侵襲。但一旦北極渦旋減弱，西風帶上出現大的起伏波動，暖空氣就會趁機北上搶佔極地，極渦一方面可能會分裂出若干個冷中心，另一方面也不得不被迫南下尋找出路，這一來也順便把極寒的冷空氣帶給了中緯度地區，寒潮天氣隨之到來。
圖:NOAA-美國國家海洋和大氣管理局
2019年1月28日，一場寒流為美國西部以及東北部各州帶來了大幅降溫和降雪。根據美國氣象部門檢測，在中西部明尼蘇達州和南達科塔州等部分地區達到零下45攝氏度，而在29日和31日之間，芝加哥遭遇零下44攝氏度的低溫。
nasa釋出“極地渦旋”影響下的美國紅外熱成像衛星影像
2021年10月中旬末，強烈的阻塞高壓在加拿大北部、格陵蘭一帶發展，大量暖空氣突入北極，迫使北極渦旋分裂，並南下阿拉斯加、白令海，阿留申群島附近強風暴不斷。
10月20日北美形勢，來自tropicaltidibits
北極濤動
北極濤動，指北半球中緯度地區（約北緯45度）與北極地區氣壓形勢差別的變化。它是一個代表北極地區大氣環流的重要氣候指數，可分為正位相和負位相。
北極通常受低氣壓系統支配，而高氣壓系統則位於中緯度地區。當北極濤動處於正位相時，這些系統的氣壓差較正常強，限制了極區冷空氣向南擴充套件；當北極濤動處於負位相時，這些系統的氣壓差較正常弱，冷空氣較易向南侵襲。
北極濤動 - 影響氣候
中國國家氣候中心專家認為，美國東部和中國東北、華北地區均處於大洋西岸。冬季氣團主要從西北向東南穿越北美洲和亞洲。極地氣團南下到大陸上空，當氣團經過海面時，溫度極低的空氣與相對溫暖的水面接觸，氣團下部溫度升高，水汽進入氣團。寒冷、密度較大的冷氣團下沉，使暖空氣上升，溫度降低，水汽凝結，空氣不太穩定，雲層不斷加厚，產生降水。由於下層空氣溫度很低，當冷空氣逐漸向前推移，上升氣流減弱，雲中水汽直接在冰晶上凝結成較大的形態，由此，水汽以雪的形式降落下來。
同時，中國國家氣候中心專家認為，相比北美和亞洲的寒潮暴雪天氣不同，歐洲的暴風雪形成的原因在於大西洋中的一股暖流，即北大西洋暖流。其對整個歐洲特別是北歐、西歐的影響很大，這股海洋暖流使得其上面的空氣保持暖溼狀態。歐洲處於高空冷渦的控制下，來自大西洋的西南暖溼氣流進入高空冷渦後上升凝結產生降雪。由於高空冷渦上升運動強，極地冷空氣南下與當地強盛的暖溼氣流大範圍匯合會導致大範圍降雪。
試題連結
1. 極地渦旋（簡稱“極渦”）是指通常盤踞在基地高空的冷性大型渦旋，其位置、強度、移動對極地及高緯地區的天氣影響明顯。2015年12月底，一個位於冰島的強大風暴將北大西洋熱量帶向北極，迫使北極“極渦”離開極地，攜帶冷空氣南下，造成我國大部分地區2016年1月下旬爆發極其罕見的超強寒潮。下圖是2016年1月23日北極“極渦”位置示意圖。據此完成下面小題。地理圖文綜合整理
（1）極地渦旋的形成原因是（ ）
A. 冷鋒附近，氣流上升
B. 海域廣闊，氣流上升
C. 空氣聚積，氣流下沉
D. 地球冷極，氣流下沉
（2）圖示時刻，甲地高空的風向是（ ）
A. 東北風 B. 東南風
C. 西北風 D. 西南風
（3）此次“極渦”南下（ ）
A. 說明了全球氣候變暖減緩
B. 造成華南地區的極端天氣
C. 擴大了北半球寒帶的範圍
D. 對我國生態環境的破壞嚴重
【答案】
1. D 2. D 3. B
【解析】
（1）根據題目內容“盤踞在極地高空的多冷性大型渦流”，所以關鍵詞是“極地高空”。由於近地面氣候寒冷，空氣下沉，近地面形成高壓，對於高空因為氣流下沉，所以在“極地的高空”形成一個相對的低壓，為極地“渦旋”，故該題選D。
（2）根據高空風向的受力分析：高空，受地轉偏向力和水平氣壓梯度力影響由高壓指向低壓，且平行於等壓線，根據甲地等壓線的分佈和北半球地轉偏向力的方向，甲風向為西南風，故該題選D。
（3）根據題意，極地渦旋形成寒潮，冷空氣南下，使得北半球大部分氣溫下降，華南地區很少出現寒潮天氣，也出現了寒潮；寒帶是由於黃赤交角的存在而產生的，不是一次極端天氣形成的，故C錯誤；極端天氣的出現在於全球氣候變暖而導致的，不能說明全球氣候變暖趨勢減緩，故A錯誤；“極渦”南下導致我國出現大面積寒冷天氣，但不至於導致生態環境破壞嚴重，故D錯誤，所以該題選B。
2. 閱讀圖文材料，完成下列要求。
2021年2月，美國遭遇破紀錄的極寒天氣，美國大陸地區超過73%的土地被雪覆蓋，至少有20個城市打破了歷史最低氣溫紀錄，這次北美降溫和極地渦旋有關。極地渦旋是指地球極地上空的氣旋，極地渦旋將溫度極低、密度較大的空氣，一直通向平流層，高空溫帶西風急流圈就像無形的彈力繩“束縛”著冷空氣，把冷空氣限制在北極地區。研究表明：兩極和赤道之間的溫差越大，極地渦旋越強，越穩定；而極地渦旋變弱時，會被暖氣團擠佔，被擠往極地之外。近幾年來，極地渦旋多次被擠南下。
下列圖甲為“穩定的極地渦旋”示意圖，圖乙為“不穩定的極地渦旋”示意圖，圖丙為2021年2月“北美高空的100百帕等壓面的等高線分佈和溫帶急流”示意圖。
（1）相對於北極的極地渦旋而言，分析南極的極地渦旋比較穩定的原因。
（2）描述不穩定的極地渦旋影響美國境內大部分地區的過程。
（3）結合圖丙，推測描述此時美國西北部與加拿大西南部地區天氣狀況。
（4）從極地渦旋穩定性角度，分析近年來北半球的北歐、俄羅斯、加拿大、美國多次出現極寒天氣的成因。
【答案】
（1）南極以高原為主，極夜日數較多，氣溫更低，與赤道的溫差較大；南極大陸附近海洋佔比較大，性質單一，干擾因素較少，渦旋更強更穩定。（或北極溫度較高，與赤道的溫差較小；北極附近陸地佔比較大，干擾因素較多，渦流相對較弱且不穩定）
（2）赤道和極地之間的溫差變小，極地渦旋變弱；暖（亞熱帶）氣團北上，擠佔極地渦旋的空間，使之向南移動；美國東西部海拔高，中部低，冷空氣迅速向南擴充套件。
（3）大幅度降溫天氣，伴隨著暴雪和大風天氣。
（4）全球變暖，導致北極海冰融化，冰層反射減弱，海水吸收了更多太陽輻射，海冰進一步減少，進而形成了惡性迴圈；北極升溫幅度高於其它地區，北極與赤道地區的溫差減少，極地渦旋變弱，且更不穩定；渦旋被暖氣團擠壓，冷空氣南下影響附近各國機率增多。
【解析】
本題以極地渦旋為背景，考查了極地渦旋的形成過程及造成的影響。
（1）根據材料“兩極和赤道之間的溫差越大，極地渦旋越強，越穩定”可知，因為南極大陸與北極相比較，南極大陸以冰雪高原為主，極夜日數較多，接受太陽輻射較少，溫度更低，與赤道的溫差也更大，因此南極大陸極地渦旋更穩定；由“極地渦旋變弱時，會被暖氣團擠佔，被擠往極地之外”可知，極地渦旋會受到暖氣團等因素的干擾，南極大陸周圍被海洋包圍，物質性質較為單一，受暖氣團干擾較小，所以南極大陸極地渦旋更強，更穩定。
（2）結合材料分析，“兩極和赤道之間的溫差越大，極地渦旋越強，越穩定；而極地渦旋時，會被暖氣團擠佔，被擠往極地之外”，由材料可知，極地渦旋影響美國境內大部分地區首先是赤道和北極之間溫差變小，極地渦旋變弱，不穩定；由圖乙可知，暖氣團北上，擠佔極地渦旋的空間，使其向南移動；美國東西部海拔高，中部地形平坦開闊，冷空氣迅速向南擴充套件，影響美國境內大部分地區。
（3）結合圖示資訊及材料資訊可知，暖氣團北上，擠佔極地渦旋的空間，使其向南移動；美國、加拿大東西部海拔高，中部地形平坦開闊，冷空氣迅速向南擴充套件，受冷空氣影響，美國西北部與加拿大西南部地區會出現大幅度降溫天氣，可能伴隨著暴風雪天氣。
（4）根據材料“兩級和赤道之間的溫差越大，極地渦旋越強，越穩定”可知，極地渦旋的穩定性取決於赤道和極地之間的溫差；目前全球變暖的趨勢越來越顯著，導致北極海冰融化；冰層反射的多太陽輻射減少，使海水吸收的太陽輻射增多，溫度升高；溫度升高進一步加劇了海冰融化，進而導致北極升溫幅度高於其他地區，北極與赤道之間的溫差減小，極地渦旋減弱，變得不穩定；極地渦旋受暖氣團擠壓，冷空氣頻繁南下影響極地周圍的北歐、俄羅斯、加拿大、美國等國家，使這些國家出現極寒天氣機率增多。
3. 閱讀下列圖文資料，回答問題。
有專家認為歐亞各地頻發的極寒天氣與“北極濤動”有關。北極濤動（AO）是指北半球熱帶以外地區海平面氣壓數理分析的一種大氣運動分析模型。在這種分析模型中，AO為正異常時，中緯度氣壓上升而極地氣壓下降，限制了冷空氣向南發展：AO為負異常時，大氣環流形勢相反，冷空氣較易向南發展。一般來說AO異常會持續整個冬春季節。
（1）2012年1月中旬開始，歐亞各地頻發極寒天氣，分析歐亞極寒天氣的出現與北極濤動的關係。
（2）歐亞極寒天氣不僅干擾人們的生活，也影響這些地區產業活動。分析極寒天氣對歐洲第一產業和第三產業帶來的不利影響。
（3）極地冷空氣有三條南下擴散路徑。一條沿大西洋東岸到歐洲地區，一條到亞洲地區，一條到北美地區。分析北美地形對極地冷空氣擴散南下的影響。
（4）概述圖2地區地形、地勢特點。
（5）說明R地在2011年11月-2012年3月期間氣候異常情況，結合AO、大氣運動和地形等因素分析其氣溫和降水變化的主要原因。
【答案】
（1）AO為負異常。中緯度氣壓下降，北極地區氣壓上升，冷空氣較容易向南發展。
（2）對第一產業：低溫凍害危害農業生產，使種植業減產、畜牧業受損；對第三產業：影響交通的正常執行、影響旅遊等服務性行業的經濟效益。
（3）北美地形為明顯的南北縱列帶，中部地勢平坦開闊，有利於極地冷空氣長驅南下。
（4）地形以山地為主。地勢東西兩側高，中間低。
（5）該段時間降水多於多年平均值，氣溫低於多年平均氣溫。原因：AO為負異常，北極地區氣壓升高，中緯度地區氣壓降低；極地冷空氣南下使該地區降溫；冷空氣南下遇山地的抬升作用，形成較多降水（雪）。
【解析】
本題主要考查北極濤動與極寒氣流間的關係及影響。
（1）根據題目中關於北極濤動（AO）的正異常和負異常的相關的介紹可知，負異常會使極地氣壓上升，中緯度氣壓下降，冷空氣較易向南發展，導致出現極寒天氣，歐亞各地頻發極寒天氣就和北極濤動的負異常相關。
（2）極寒天氣對第一產業的影響：主要集中在氣候寒冷對農業的影響，低溫凍害危害農業生產，使農作物減產、畜牧業受損；極寒天氣對第三產業的影響：則需要從由於氣候寒冷對於交通和遊客的影響來闡述，極寒天氣影響交通的正常執行、影響旅遊等服務性行業的經濟效益。
（3）由於北美大陸典型的地形特點是東西為山脈，中間為中央大平原，因此北極的極寒天氣更容易南下。
（4）根據題中圖2的等高線分佈情況可以看出，東北和西南方向等高線最為密集，整體為山地；地勢東西兩側高，中間低。
（5）本小題綜合性較強，需要根據AO負異常的有關影響，再結合圖2的地形圖和R地的地理位置來說明該地氣溫降水變化的主要原因。透過讀圖可知，該地年均溫低於平均值，降水量多於多年平均值，根據題目中所給線索從北極濤動、大氣環流和地形三個方面來分析形成這一現象的原因。據第1小題結果可知，AO為負異常，北極地區氣壓升高，中緯度地區氣壓降低；極地冷空氣南下使該地區降溫；冷空氣南下遇山地的抬升作用，形成較多降水（雪）。
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