摘要：南极洲上空的大气层正在经历一场前所未有的剧变。自9月初以来，这片冰雪大陆上方的平流层温度在短短几周内飙升了超过35摄氏度，风速骤降至正常水平的一半，而臭氧层的季节性消耗过程也突然停滞。这种被称为"平流层突然升温"的极端天气现象，正以越来越频繁的节奏出现在南极上

信息来源：https://www.newscientist.com/article/2497898-atmospheric-chaos-has-sent-temperatures-soaring-in-antarctica/

南极洲上空的大气层正在经历一场前所未有的剧变。自9月初以来，这片冰雪大陆上方的平流层温度在短短几周内飙升了超过35摄氏度，风速骤降至正常水平的一半，而臭氧层的季节性消耗过程也突然停滞。这种被称为"平流层突然升温"的极端天气现象，正以越来越频繁的节奏出现在南极上空，挑战着科学家们对极地气候系统的传统认知。

这一现象的异常之处不仅在于其强度，更在于其发生频率的显著增加。根据历史记录，如此规模的平流层扰动理论上每20年才会发生一次，但近年来却呈现出加速趋势。继2019年和2002年的重大事件之后，2024年也出现了较小规模的类似扰动，而今年的这次升温事件再次证实了南极大气系统正在发生深刻变化。

新南威尔士大学的大气科学家马丁·朱克指出，这种频率的增加并非偶然现象，而是全球气候变化在南极地区的直接体现。随着全球变暖的持续推进，极地地区的大气环流模式正在发生根本性改变,传统的20年周期规律正在被打破。

大气动力学的复杂机制

南极洲比应有的要温暖 埃亚尔·巴托夫 / 阿拉米

南极平流层突然升温是一个极其复杂的大气物理现象，涉及多个层面的动力学过程。在正常情况下，南极上空的平流层在春季会形成一个稳定的极涡结构，这是一个由强劲西风维持的低压系统，将冷空气困在南极大陆上方。这个极涡不仅影响南极的天气模式，还对全球的大气环流产生重要影响。

然而，当来自低纬度地区的大气波动向极地传播时，这些波动会与极涡发生相互作用，导致极涡的破坏或位移。这种相互作用释放出巨大的能量，使得平流层温度在短时间内急剧上升，同时极涡的强度显著减弱，风速随之下降。

今年9月观测到的35摄氏度温升幅度在南极平流层升温事件中属于中等偏强水平。相比之下,2002年的事件曾导致平流层温度上升超过40摄氏度,而2019年的事件虽然温升幅度相对较小,但持续时间更长,对南半球天气系统的影响更为深远。

这种升温过程的影响远不止于温度变化本身。极涡的减弱会导致南极上空的大气环流模式发生重组,原本被困在极地的冷空气开始向中低纬度地区扩散,而相对温暖的空气则向极地流入。这种空气团的大规模重新分布会对整个南半球的天气模式产生连锁反应。

臭氧层恢复的意外阻碍

平流层突然升温事件对南极臭氧层的影响尤其值得关注。在正常年份,南极春季(9-11月)是臭氧消耗最为严重的时期,这时会形成著名的南极臭氧洞。然而,今年的平流层升温事件却意外地中断了这一过程,臭氧消耗突然停滞。

这种现象看似对臭氧层保护有利,但实际情况更为复杂。臭氧层的季节性变化是南极大气系统的重要组成部分,其突然中断可能对大气化学平衡产生长期影响。更重要的是,这种不规律的臭氧变化模式可能会影响南半球的紫外线辐射分布,进而对生态系统和人类健康产生潜在影响。

澳大利亚南极局的最新监测数据显示,今年的南极臭氧洞面积比往年同期缩小了约30%,这在很大程度上归因于平流层升温事件的影响。然而,科学家们警告说,这种短期的"改善"可能掩盖了更深层的问题,即极地大气系统的稳定性正在受到前所未有的挑战。

臭氧层研究专家指出,虽然《蒙特利尔议定书》的实施使得南极臭氧洞在过去几十年中总体呈现恢复趋势,但气候变化带来的大气动力学变化可能会影响这一恢复进程。平流层突然升温事件的频繁发生,使得臭氧层的恢复路径变得更加不确定。

全球气候连锁反应

南极平流层的异常变化绝不仅仅是一个区域性问题,其影响会通过复杂的大气传输机制扩展到整个南半球,甚至影响全球气候模式。当南极极涡减弱或破裂时,原本稳定的大气环流模式会发生显著变化,导致中纬度地区出现异常天气现象。

历史数据显示,重大的南极平流层升温事件往往伴随着南美洲南部、澳大利亚和新西兰等地区的极端天气事件。2019年的升温事件就与澳大利亚史无前例的山火季节和阿根廷的严重干旱密切相关。这些连锁反应的强度和持续时间往往超出人们的预期,对农业、水资源和生态系统造成长期影响。

气象学家预测,今年的平流层升温事件可能会在未来几个月内继续影响南半球的天气模式。预期的影响包括南美洲东部地区的降水异常增加、澳大利亚东南部的气温异常升高,以及新西兰的风暴活动增强。这些变化不仅会影响当地的农业生产和经济活动,还可能对全球粮食市场产生间接影响。

更令科学家担忧的是,这种极端事件频率的增加可能预示着南极气候系统正在进入一个新的状态。传统的气候模型很难准确预测这种非线性变化,这给长期气候预测和适应策略制定带来了巨大挑战。

气候变化的极地放大效应

南极平流层突然升温事件频率的增加,是气候变化在极地地区表现出的典型特征之一。极地放大效应使得南北极地区的升温速度远超全球平均水平,这种不均匀的升温模式正在改变全球大气环流的基本特征。

卫星观测数据显示,近40年来南极大陆的平均气温上升了约3摄氏度,这一升温幅度是全球平均值的三倍。这种快速升温不仅直接影响了南极的冰盖稳定性,还改变了南极上空的大气密度分布和风场结构,为平流层突然升温事件的频繁发生创造了条件。

国际气候研究团队的最新模型显示,如果全球温室气体排放持续按当前趋势增长,南极平流层升温事件的发生频率可能会进一步增加,从目前的大约每3-5年一次增加到每2-3年一次。这种变化不仅会影响南半球的气候稳定性,还可能对全球海洋环流产生深远影响。

南极环绕流是全球海洋环流系统的重要组成部分,其稳定性很大程度上依赖于南极上空大气环流的驱动。频繁的平流层扰动可能会改变这一环流系统的强度和位置,进而影响全球热量和水分的传输模式。

科学家们正在加强对这一现象的监测和研究,希望能够更好地理解其形成机制和影响范围。多国合作的南极研究项目正在部署新一代大气观测设备,包括高空气球、激光雷达和卫星传感器,以获得更加详细和准确的大气数据。

来源：人工智能学家