平流层突然变暖影响北半球---是河南大水的原因吗？
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2019 年 9 月 15 日在北美观测到的电离层异常。显示了 TEC（总电子含量）的异常值，并以与本季节平均值相比的百分比表示。在美国西部观察到的 TEC 增加 50-80% 与南极平流层突然变暖有关。彩色区域显示下午 TEC 水平在北美和欧洲上空的移动位置；红色表示与基线常规水平相比最多增加 80%，蓝色表示与常规水平相比最多下降 –40%。图片来源：拉里萨·冈查连科 等人。
平流层突然变暖如何影响北半球
作者：南希·沃尔夫·科塔里， 麻省理工学院
2021 年 7 月 23 日
天气是一门棘手的科学——在非常高的高度更是如此，混合了等离子体和中性粒子。
在平流层突然变暖 (SSWs) 中——与极地涡旋相关的大型气象扰动，其中极地平流层温度随着极地周围风的影响而升高——极地涡旋减弱。SSW 在很远的地方也会对大气产生深远的影响，导致与原始 SSW 位置相反的半球发生变化——变化一直延伸到热层和电离层的上部。
麻省理工学院海斯塔克天文台的拉里萨·冈查连科 及其同事于 7 月 16 日在《地球物理研究快报》上发表的一项研究通过研究在北美和欧洲上空观察到的高层大气变化，研究了最近一次主要的南极 SSW 对北半球的影响。
在 SSW 引起的异常中，极点的变化会导致对侧半球的变化。这种重要的半球间联系被确定为海拔超过 100 公里的剧烈变化——例如，总电子含量 (TEC) 测量以及热层 O/N 2比率的变化。
SSW 在北极上空更为频繁；这些导致南半球的 TEC 和其他相关异常，因此对这种联系进行了更多观察。由于南极 SSW 不太常见，因此研究其对北半球影响的机会较少。然而，北半球较高密度的 TEC 观测地点允许在这些高层大气异常确实发生时对其进行精确测量。
2019 年 9 月，南极洲发生了一次破纪录的极端 SSW 事件。拉里萨·冈查连科 及其同事发现，此次事件发生后，北半球中纬度地区的高层大气发生了显着变化；该地区的观测数据比南半球多。这些变化不仅在严重性上显着，而且因为它们仅限于狭窄的（20-40 度）经度范围，在北美和欧洲之间有所不同，并且持续了很长时间。
在上图中，红色区域显示了下午 TEC 水平在北美和欧洲上空的变化；红色表示与基线常规水平相比最多增加 80%，蓝色表示与常规水平相比最多下降 –40%。这种 TEC 转变在整个 2019 年 9 月在美国西部持续存在，但在欧洲是短暂的，表明存在不同的机制。
作者认为，热层纬向（东西）风的变化是区域之间差异的原因之一。另一个因素是磁偏角的差异；在赤纬较大的地区，纬向风可以更有效地将等离子体输送到更高或更低的高度，从而导致等离子体密度的增加或减少。
需要更多的研究来确定这些因素在多大程度上影响极地平流层事件与相对半球的近地空间之间的联系。鉴于南极 SSW 的相对稀有性和南半球电离层数据的稀少性，这些研究仍然是一项挑战。
探索
更多信息：拉里萨·冈查连科 等人，2019 年 9 月南极平流层突然变暖对北美和欧洲中纬度电离层和热层的影响，地球物理研究快报（2021 年）。期刊信息：地球物理研究快报
麻省理工学院 提供
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