平流层突然变暖如何影响北半球

2021年7月29日

在平流层突然变暖(SSWs)——与极地涡旋相关的大型气象扰动,其中极地平流层温度由于受到极地周围风的影响而升高——极地涡旋减弱。由于南极SSWs不太常见,研究它们对北半球的影响的机会就更少了。然而,北半球的电离层观测地点密度较大,因此当这些高层大气异常确实发生时,可以对其进行精确测量。Goncharenko和他的同事发现,在这次事件之后,北半球中纬度地区的高层大气发生了显著的变化;这个地区的观测资料比南半球多。需要进行更多的研究,以确定这些因素在多大程度上影响极地平流层事件和对半球近地空间之间的联系。

天气是一门棘手的科学——在等离子体和中性粒子混合的高海拔地区更是如此。

在平流层突然变暖(SSWs)——与极地涡旋相关的大型气象扰动,其中极地平流层温度由于受到极地周围风的影响而升高——极地涡旋减弱。SSW在很远的地方也有深刻的大气影响,造成了与原始SSW位置相反的半球的变化——这种变化一直延伸到上层热层和电离层。

一个研究麻省理工学院干斯塔克天文台的Larisa Goncharenko和他的同事通过研究在北美和欧洲上空的高层大气中观察到的变化,研究了最近一次主要的南极SSW对北半球的影响。

在SSW导致的异常中,杆的变化导致相反的半球变化。这种重要的卵闭栓塞在高于100km的高度大于100km - 例如,在总电子含量(TEC)测量中以及热散/ N 2比的变化中被鉴定为大于100km的激动变化。

SSWs在北极地区更为频繁;这些现象导致了南半球的TEC和其他相关异常,因此对这一联系进行了更多的观测。由于南极SSWs不太常见,研究它们对北半球的影响的机会就更少了。然而,北半球的电离层观测地点密度较大,因此当这些高层大气异常确实发生时,可以对其进行精确测量。

2019年9月,南极洲发生了极端,录制的SSW活动。Goncharenko和他的同事发现,在这次事件之后,北半球中纬度地区的高层大气发生了显著的变化;这个地区的观测资料比南半球多。这些变化不仅是严重程度,而且因为它们仅限于狭窄(20-40度)的经度范围,北美和欧洲之间的不同,并且持续很长时间。

在上图中,红色区域表示TEC水平在下午移动到北美和欧洲;红色表示与正常基线水平相比增加了80%,蓝色表示与正常水平相比减少了- 40%。2019年9月,TEC的这种变化在美国西部持续,但在欧洲短暂,表明不同的机制在起作用。

作者表明,热散,热散系(东西)风的变化是地区之间差异的一个原因。另一个因素是磁偏角角的差异;在具有更高偏降的区域中,区域风可以更有效地将等离子体升高到更高或更低的高度,导致等离子体密度的积聚或耗尽。

需要进行更多的研究,以确定这些因素在多大程度上影响极地平流层事件和对半球近地空间之间的联系。考虑到南极SSWs的相对稀少和南半球电离层数据的稀少,这些研究仍然是一项挑战。

这条消息的来源是麻省理工学院

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