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极地涡旋屡屡“南征”美国引发极寒,拉尼娜是神助攻吗
送交者: 木头强强强强[♂★★声望品衔10★★♂] 于 2021-02-20 5:27 已读 696 次  

木头强强强强的个人频道

作 者 |爱生活的卡卡猫

来 源 |了不起的大豆

正文

近年来,美国冬季每每出现的寒潮天气,都会被冠以“史诗级”、“超级”,甚至是“怪兽级”,而寒潮发生之时,美国各州强降温伴随暴风雪,停电断网、交通瘫痪……“”“后天”大片每年一部,涡旋横扫之处,甚至气温跌破零下50度,直接秒杀南极。而求其原因,主要是寒冷势力总舵主—极低涡旋亲自“南征”进入美国;这也是美国冬小麦可能受极寒天气不利影响(被冻死)而引发期价全线飙升的主要原因,全球极端天气逐渐演变为常态,但影响到农产品市场往往就会引发行情的剧烈波动。

印象中还是2018年的“怪兽级”美国极寒,但查阅了近些年的天气资料发现,似乎冬季出现强寒潮对于美国而言已是家常便饭。极地涡旋(polar vortex),本是一个很小众的气象名词,进入全球视野主要拜2013~2014年的北美严寒所赐,当年芝加哥创下零下63°C的气温记录,比当年南极最冷腹地还要冷上几度。而2021年2月初以来,创纪录低温席卷整个美国平原地区,以达拉斯为例,2月15日最低温度为华氏5度,打破了1909年创下的最低温度15华氏度;2月16日德克萨斯州奥斯汀市的最低气温只有华氏8度,远低于2007年创纪录的华氏20度。

下图为2019年1月27日,美国五大湖流域寒潮来袭时的景象

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下图2019年1月27日,NASA拍摄的急冻模式下的五大湖卫星照片


#为什么极地涡旋会“南侵”?

极地涡旋本质上是一种气旋,在南北极都会出现。低空对流层的大气被地转偏向力(科里奥利力)影响,在北半球以逆时针旋转,在南半球以顺时针旋转,漩涡可以一直通向上空的平流层,被卷入的空气则是极地温度极低且密度较大的空气。在正常情况下,北半球的极地涡旋会有两个中心,分别在加拿大的巴芬岛和西伯利亚东北部,它们分别控制着西北半球和东北半球的高纬度气流。

如果极地涡旋变强,则北半球的极地涡旋会明显中心化,两个中心合二为一;但在极地涡旋变弱的时候,亚热带气团就会北上,把极地涡旋往外挤,使之往赤道的方向移动。而一旦北半球的极地涡旋被挤到了南方,它所携带的高密度冷空气就会影响到原本宜居的中纬度地带,寒潮也就随之而来了。

NASA发布的大湖区卫星自然色视图,冷空气南下美国疯狂肆虐...



而极地涡旋近年来频频南下的深层次原因就在于极地升温。北极地区较其他地区升温更为严重,极地与中纬度地区温差缩小,减弱了极地高压对极地涡旋的控制能力,通俗的说就是北极海冰持续减少、难以固定冷空气,低温气流因此侵入了中纬度地区,直接造成美国“冰封”。NOAA支持了这种说法,其研究表明,北极气候变暖导致极地涡旋分裂——正常情况下,时速超过160公里的旋风系统会把冷空气困在极地,但当漩涡弱化或分裂后,冷锋便可能改道南下,侵袭美国大陆。换句话说,北极与赤道的温差越大,极地涡旋也就越稳定,越能将冷空气锁定在极地。

下图中,显示的为2021年1月的北极海冰面积1348万平方公里(520万平方英里)。洋红色线显示该月1981年至2010年的平均范围。


#为什么极地涡旋会选择美国?

北半球的三个涡旋,亚洲、欧洲和北美都有,北极并没有厚此薄彼,但只有美国的极地涡旋南下会伴随着暴风雪,这和北美洲的特殊地形有关系,换言之只有美国才能“享受”如此优待。

下图中,2018年的美国极寒天气成因甚至被编入了中学地理教材:


跨越南北美洲的是科迪勒拉山系,而落基山脉是科迪勒拉山系在北美洲的主干,将美国隔离成了一个西高东低的南北走向地形(见下图),每到冬季,极地涡旋在西部有山脉阻挡,但在美国东部平原却可以长驱直入,这导致美国东部直接处在极地涡旋的威胁之下。而冷空气在经过美国北部的五大湖地区,带走了湖面上大量湿润空气之后,进入中部平原的直接后果就是暴风雪,另外值得一提的是,美国这个南北纵向的地形,也是美国东部平原夏季龙卷风肆虐的重要原因。


#拉尼娜现象起到神助攻作用了吗

近年来,全球变暖越来越显著,而这导致海冰减少,反射减弱,吸收更多太阳热力,海冰进一步减少的恶性循环,因此北极比赤道的温度升的更快,这就意味着两者之间的温差正在减弱,大气环流也因此受到影响。除了极地涡旋减弱的大环境,发生于赤道中东太平洋的拉尼娜事件,则对这个尤其寒冷的美国冬季也起到了推波助澜的作用。

拉尼娜现象源自东南信风吹走了太平洋东部被晒热了的表层海水,导致底部寒冷的海水上翻,赤道太平洋中部和东部海洋表面温度的大尺度降温,并影响热带大气环流,进而影响风和降雨量。拉尼娜是赤道东部和中部太平洋的周期性冷却,当海洋表面温度比平均温度低至少0.9华氏度(0.5摄氏度),并且至少连续三个月有一致的大气迹象时,拉尼娜就被认为存在。

#这场强寒潮何时离开?

2月14日至15日,美国大范围降雪超过6英寸,覆盖了德克萨斯州和俄克拉何马州部分地区,东北部地区包括俄亥俄州和密歇根州。据美国国家气象局下属的国家水文遥感业务中心(National Operational Hydrologic Remote Sensing Center)称,2月16日,美国48个州中有73.2%的州被大雪覆盖(见下图)。这是目前的最高纪录,超过了自2003年开始记录该数据以来的2011年1月12日的70.9%。


图片来源:DTN

北极空气本身就引起了市场对美国冬小麦受损的担忧。降雪本应该有助于保护中西部大部分平原的休眠作物,但在某些地区降雪可能来得有点晚。堪萨斯州南部到得克萨斯州西部的部分地区。分析师初步预计美国约20%的软红冬小麦和15%的硬红冬小麦将遭受冻死破坏,虽然秋季冬小麦播种面积增加,但是近来的寒冷天气过后,美国小麦单产可能低于趋线水平。不过美国的气温可能很快缓和,降水将有助于冬小麦作物返青后的生长。近几天寒潮造成的任何潜在冻死程度要到春季才会清楚。

而随着下一个天气系统东移,北极涡旋也将东移。由于冷空气比暖空气密度大,因此需要一段时间才能使得天气完全缓和。下周美国平原地区将产生接近正常水平的温度,但气象模型显示,这一升温过程可能是短暂的, 2月份结束之后,气温将骤降并回到正常水平以下。

下图德克萨斯州的暴雪,照片:Allen Meissner/Twitter


#极寒对于美国农业产业链的影响

严寒天气造成的能源短缺,已经影响到了大豆和玉米的运输,并导致肉类和谷物加工厂的关闭,并限制了乙醇的生产。贸易商已经报告,将谷物运往太平洋港口存在困难,由于过度结冰,他们一直在伊利诺斯河上受到许多航行限制,伊利诺斯河是美国农业运输的主要水道之一。市场人士已经对大豆和玉米运往中国可能面临的延误表示了担忧。在美国的一些地区,一些大豆玉米加工商,以及生产油脂和乙醇的工厂,为了节约天然气等能源,已经减少了50%-60% 活动。

#第二场冬季暴风雪

本周开始袭击美国的第二场冬季风暴(Viola)将首先袭击美国南部,带来更多降雪,然后向东移动,包括纽约的部分地区。天气预报显示:“预计本周三德克萨斯州东北部、俄克拉荷马州东部、堪萨斯州东部、阿肯色州、密苏里州、田纳西州西部和中部、肯塔基州西部、密西西比州北部和阿拉巴马州西北部将有更多的降雪。这场风暴可能会在周四晚上蔓延到东北部的大部分地区。”

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