NASA首次发现奇特的南极洲平流层升温扰动现象

南极洲上空的大气层经历了一个不平静的冬天。从 2024 年 7 月开始，在南极大陆冰面上方约 30 公里处的平流层中发生了一系列变暖现象。

南极洲上空平流层 7 月份的温度通常在零下 80摄氏度（零下 112华氏度）左右。7 月 7 日，平流层中层的温度跃升了 15 摄氏度（27 华氏度），创下了南极地区平流层 7 月份最热的温度记录。7 月 22 日气温有所下降，8 月 5 日气温又上升了 17°C (31°F)。

这些突如其来的平流层变暖事件让美国宇航局戈达德太空飞行中心的大气科学家劳伦斯-科伊和保罗-纽曼大吃一惊。科伊和纽曼为美国宇航局全球建模和同化办公室（GMAO）开发复杂的数据同化和地球大气再分析模型。科伊说："在 GMAO 整整 44 年的记录中，7 月份的事件是最早观测到的平流层变暖现象。"

冬季，这层大气中的西风环绕南极，以每小时约 300 公里（200 英里）的速度移动，形成所谓的极地涡旋。但有时会发生一些事情，破坏这种对称的环极气流，导致风力减弱，气流形状改变。极地漩涡不再环绕南极，而是拉长，风力减弱；风力减弱导致南极上空平流层明显变暖。

上图显示了 2023 年 8 月 5 日和 2024 年 8 月 5 日（平流层中层（高度约 30 公里或气压约 10 百帕）的气温。在 2024 年的地图中，极地涡旋的伸长和靠近极地的较高温度非常明显。这些地图的数据来自美国国家航空航天局的全球地球观测系统前处理（GEOS-FP）模型，该模型综合了卫星、飞机和地面观测系统的气象数据。

下图显示了 2024 年 8 月 5 日平流层中的潜在涡度--描述气团如何旋转的量。潜在涡度高的区域显示为黄色，呈顺时针环流；潜在涡度低的区域显示为紫色，呈逆时针环流。极地涡旋拉长并减弱，风流形状像花生米，而不是通常的圆形。

2024 年 8 月 5 日的厄特尔潜在涡度。

北极地区每年都会发生一次平流层突然变暖的事件，而南半球的极地漩涡则不同，它通常不那么活跃。科伊说："南极每五年左右就会发生一次突然变暖事件，比北极要少得多。造成这种情况的原因可能是北半球有更多的地形，可以扰乱对流层--最接近地面的空气层--中的风流。这些大尺度的对流层天气系统会向上移动到平流层，扰乱极地涡旋。"

7 月份南极对流层的天气也不寻常。南极大陆大部分地区的气温比平均气温高出 4 摄氏度（7.2 华氏度）以上，就整个南极地区而言，该月与 1991 年 7 月并列成为有记录以来第五暖的 7 月。不过，纽曼指出，将人们在对流层中经历的天气--包括澳大利亚 7 月份的暴风雪--归因于平流层的突然变暖并不明确。

研究人员还在继续研究地表扰动最终扰乱平流层的起源。纽曼说："海面温度和海冰的变化会扰动对流层中这些向上传播的大尺度天气系统。但这些系统发展的原因确实难以确定。"

在平流层中，科学家已经证明，突然变暖事件与南极上空臭氧浓度升高有关。平流层臭氧层通过吸收紫外线来保护地球上的生命，紫外线会破坏动植物（包括人类）的DNA，并可能导致皮肤癌。平流层变暖会导致环流变化，将其他纬度的臭氧吸引到极地地区。2024 年到目前为止，南半球上空的臭氧洞比往常要小。

美国国家航空航天局地球观测站的图像，由 Wanmei Liang 提供，GEOS-FP 数据由 Lawrence Coy 和美国国家航空航天局 GSFC 全球建模和同化办公室提供。

编译自/ScitechDaily