極渦

南北極對流層，冬夏均為氣旋式環流，稱為極渦。在北半球，由於大陸分佈不均勻，極渦經常不在北極中心，而偏於北美大陸或歐亞大陸，引起這些地區偏冷。南極則由於中心是大陸，周圍是海洋，海陸分佈比較均勻，所以極渦幾乎無偏心現象，中心位置比較穩定。南北極的平流層內，冬季為極渦，但夏季則為一巨大的反氣旋所控制。冬季在極渦外圍的極夜線附近，平流層內存在一支強大的急流，稱為“極夜急流”。兩極自冬到夏的環流變化比較劇烈。每年冬末，極區平流層有數次突然增溫，隨之極渦和極夜急流崩潰，在一個較短時間內，反氣旋環流控制極區，並逐漸向中、低緯度地區擴展，到5月已控制整個半球，相對而言，北極的“爆發性增溫”比南極地區要劇烈得多。

（註：以下所述的“極渦”均為北極極渦，南極極渦反之。）

影響中國的冷空氣最終都可追溯到北冰洋及附近地區，這裡冬季極夜期間強烈輻射冷卻形成了大規模極地寒冷的空氣團, 它在地面圖上是很淺薄的冷高壓, 由於海陸熱力的差異, 這個淺薄的高壓與西伯利亞和加拿大的冷高壓共同構成了一個大的系統，此高壓到了700 hPa高度上已經為低壓所取代, 而在500 hPa 層面上則成為一個繞極區的氣旋式渦旋, 稱為極渦(狹義的極渦)，故人們常把極渦作為大規模極地冷空氣的象徵。

在北半球, 受下墊面不均勻性的影響, 極渦中心經常不在北極點, 而偏向北美或歐亞大陸, 使得這些地區偏冷, 其出現頻率最高、最集中的區域是以極地為中心, 但偏向亞洲北部新地島以東的喀拉海、太梅爾半島和中西伯利亞伸展, 另一端伸向加拿大東部。西半球的頻數比東半球的多。

極渦活動平均維持天數超過5天，以北美—大西洋和亞洲區活動最頻繁且穩定，尤其在亞洲地區更為穩定，最長的活動過程達35天。

極渦的移動路徑主要有以下三種類型：

（1）經向性活動：極渦中心由一個半球經極地移動到另一個半球。其中，由西半球經極地向西伯利亞移動的極渦主要集中在前冬，而向相反方向移動則大多發生在後冬。

（2）緯向性移動：大多發生在歐亞大陸的高緯度地區，西半球也有但移到格陵蘭高原附近立即終止。

（3）轉游性運動：主要在極區的亞洲部分和喀拉海—新地島一帶，轉游的方向大部分是向西的，過一段時間（一般在兩周以上）活動后，又轉回原來的出現地附近。

根據極徠渦中心的分佈特點, 按100 hPa的環流分為以下四種類型：

（1）繞極型：北半球只有一個極渦中心，位於80°N以北的極點附近的環流。

（2）偏心型：在北半球只有一個極渦，但中心位於80°N以南，整個半球呈不對稱的單波型，有位於西伯利亞東部到阿拉斯加暖脊，歐亞大陸高緯度為一個橢圓型冷渦。

（3）偶極型：極渦分裂為兩個中心，中心分別位於亞洲北部和加拿大，整個北半球高緯度環流呈典型雙繞極。

（4）多極型：北半球有3個或3個以上極渦中心，整個北半球形成三波繞極分佈，波槽的位置與冬季平均大槽的位置接近。

這四種極渦型在冬半年各月分佈的頻率並不相同，繞極型在10月份占絕對優勢，頻率佔50%，11—12月偶極型頻率佔40%~50%，到1—2月偶極型頻率接近60%，其平均持續時間也較長，可達11.8天。

亞洲高緯度上空穩定維持一個強大的極渦中心時，對中國的寒潮天氣過程有很好的指示意義。中國氣象科學研究院普查了1962—1971年的歷史天氣圖，發現所有中等以上強度的大範圍持續低溫都是出現在北半球對流層中、上部，極渦發生一次斷裂分成兩個中心，即形成偶極型環流。亞洲一側的極渦中心南壓到西伯利亞北部，冷空氣從西伯利亞源源南下，造成我國大範圍持續低溫。如果歐亞大陸極渦中心強度相當接近，我國的持續低溫是中等偏強；若亞洲極渦中心是較弱者或是極渦分裂為三個中心，則持續低溫偏弱。