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課本中很少涉及中高緯高空天氣系統的內容，但試題中卻偶有遇見。今天我們簡單談談這個問題。 01
在三圈環流模式圖中，中緯環流（也稱費雷爾環流）的高空風（左圖紅圈中的箭頭）是因動力因素形成，即來自副熱帶高氣壓帶的暖空氣與來自極地高壓的冷空氣相遇后，暖空氣被迫抬升后在高空分流，向南的一支（右圖紅色箭頭）在地轉偏向力的作用下，逐漸偏轉為東風。
下圖顯示了2024年10月1日高度約5500km的大氣粒子運動狀態。大氣粒子的流動方向可以表示風向，顏色越紅代表風速越大。圖中可以清晰的看到在中緯高空存在一條風速很大的西風帶。且其運動軌跡并不規則，呈南北波動。
這條風帶就是西風急流。它位于盛行西風帶對流層頂附近的高空區域，因遠離近地面，風速強，中心風速平均可達50~80m/s，最強時可達100~150m/s或以上。為什么中緯度高空風向的實際情況（西風急流）與三圈環流中的不符？實際上中高緯高空的西風也可能由熱力因素形成。太陽輻射在高低緯之間分布不均，導致在高空出現形成了由低緯指向高緯的水平氣壓梯度力，最終氣流在地轉偏向力的作用下形成高空西風。由于高低緯之間的氣壓梯度是全球性的，所以在大多情況下，高空的風向以西風為主，在中緯地帶較顯著，稱為西風急流。（高中階段對高空大氣的運動狀態涉及不多，這里僅做粗略說明）如果南北溫差較大，水平氣壓梯度力大，西風急流風速快，形成基本與緯線平行的強西風。
如果南北溫差小，風速相對較小，高空西風急流則會發生南北波動（稱為羅斯貝波）。不斷變化的西風急流，深刻影響著高空天氣系統，也會間接影響近地面的天氣狀況。近些年，隨著全球氣候變暖，西風急流變化頻繁，使我國及歐美地區的極端天氣頻發。 02 極渦是盤踞在兩極地區高空的氣旋性大型渦旋。兩極地區氣溫低，氣流下沉，近地面形成冷高壓，高空形成冷低壓。高空由于氣流減少，四周的空氣向中心冷低壓做輻合運動，并成逆時針旋轉，這個低壓渦旋就是極渦。前文提到，南北溫差大時，西風急流勢力較強。此時西風急流就如同一根緊繃的橡皮筋，將極渦牢牢的禁錮在兩極地區（如下方左圖）。
左圖：強西風時，極地極渦老老實實的待在極地地區。 右圖：西風波動時，極渦南下來到美國東北部，給美國帶來寒潮。 圖源：地球知識局 在全球變暖的背景下，兩極地區升溫明顯，赤道與極地的溫差減少，西風急流出現波動。原來緊繃的橡皮筋松動，禁錮在兩極地區的極渦南下，給中緯地帶帶來強冷空氣，極易形成寒潮（如上方右圖）。 03 阻塞高壓與熱穹頂 隨著全球氣候變暖，北極地區溫度偏高，極地渦旋也不穩定，西風急流出現波動。
在西風急流向北突出的位置，北上的暖空氣形成一個高壓區域，稱為暖脊。500hPa氣壓平面的位勢高度場
圖中的數據指單位氣團從地面上升過程中，壓力下降到500hPa（即500毫帕），氣團上升的高度。可簡單理解為，位勢高度越大，氣壓越高。這塊涉及到大學物理知識，不詳細展開。當暖空氣不斷北上，冷空氣不斷南下，暖脊就會被冷空氣包圍，并與南面暖空氣主體分離，形成閉合的高壓區，稱為阻塞高壓。
阻塞高壓與南方主體暖空氣脫離，成為一個相對穩定的高空高壓系統。如果一個地區受阻塞高壓的控制時間較長，就會長期被暖空氣控制，帶來高溫天氣，這種現象也稱為“熱穹頂”。熱穹頂多發生在夏季，北上暖空氣給它提供了熱量來源。
04 冷渦，是西風急流上的低壓槽演變而來的低壓中心，由冷空氣控制。本質就是在高空逆時針旋轉的冷低壓。在我國，名氣比較大的是東北冷渦，常發生在夏季，可帶來一定的降水，緩解夏季高溫炎熱的天氣。【第一小問】分析底層強暖濕水汽持續供應對東北冷渦發展所起的作用。冷渦是位于高空的冷低壓系統，近地面源源不斷的暖水汽供給形成了上冷下暖的結構。近地面熱，高空冷，可促進對流運動。同時在氣流上升的過程中，水汽凝結可釋放熱量，給氣流進一步上升提供了熱量來源，使上升氣流可維持更久。
【第二小問】從位置和地形的角度分析東北地區易形成東北冷渦的原因。由上題可知，東北冷渦需要同時滿足高空冷空氣和近地面提供暖濕空氣兩個基本條件。
這篇文章難度有點大，即使沒有完全懂也不要有壓力。本文試圖從原理入手解釋高空天氣系統的基本情況。如果在考試時遇到這種陌生的天氣系統，材料中一般會給出大部分信息。希望這篇文章能幫助大家更熟悉這些天氣系統。 05 做組題吧~ 東北冷渦是在高空旋轉的冷性渦旋系統，它的中心溫度比周邊低，因此被稱為冷性渦旋，簡稱冷渦。而暖性渦旋（如臺風）中心溫度比周邊高。2021年4月30日18時至22時，江蘇省沿海南通市部分地區受東北冷渦影響，出現了極端天氣，造成重大的經濟損失。據此完成下面小題。
參考答案與解析
【解析】冷渦是冷性低渦的簡稱，是在高空旋轉的冷性渦旋系統，選項中AB為鋒面系統，沒有氣流的旋轉，故排除AB；讀圖可知，C選項的氣壓中心氣壓中間高，四周低，氣流向外輻散，為一反氣旋系統，不符合冷渦的定義，C錯誤；D選項中的氣壓中心氣壓中間低，四周高，氣流向中心旋轉輻合，符合冷渦的定義，D正確。【解析】南通市地處沿海，有從海上帶來的豐富水汽，受東北冷渦影響，強干冷空氣入侵，且處于江海交匯點，風速輻合疊加在一起加強了低壓系統的抬升條件，易誘發強對流天氣。A正確；冷渦的影響一般較為短暫強烈，不會出現連續陰雨的天氣，B錯誤；冷渦為一低壓中心，且中心氣溫較低，故不會出現高溫和持續伏旱的天氣，CD錯誤。
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