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天寒地凍的肇始 極地渦漩的驚心「凍」魄 文：台灣颱風論壇 / 陳柏宏
封面 / 受到冰風暴侵襲，芝加哥降至零下52度 (圖:Daily Mail)
2015年初美國東岸及加拿大受到來自北極的冷空氣肆虐，進入長時間的「冰凍」時期，華府更創下20年以來的新低溫紀錄，嚴寒低溫及暴風雪的劇烈天氣持續了好一陣子，一波波的冰風暴影響上千萬的居民，同時對民眾的食衣住行造成嚴重衝擊，經濟損失更是難以估計。
闖禍元凶
在災難電影《明天過後》出現的五大湖結冰、雪埋公路、航班癱瘓、工商停擺等誇張劇情在這幾年頻繁上演，而這些現象為何會發生呢？氣象專家將禍首歸咎於極地渦旋（polar vortex）。
極地渦旋的形成
極地渦旋（Polar Vortex）是一股持續的、大規模的低壓系統，長期存在於南北兩極的對流層中層至平流層中，並且隨著地球自轉在北半球是逆時針方向旋轉，南半球則相反，在氣象上稱之為「極渦」。簡單的說，極渦是極區的高空系統，他並不會直接影響到陸地，在冬季時達到最強，夏季時減弱。
當極渦越強，低氣壓的內聚力越強，能將極區的嚴寒冷空氣牢牢地鎖在極圈內(圖二)。而當暖空氣進入極區時，使得平流層急劇增溫，此時平流層中的極地渦旋會減弱甚至反轉，受到暖空氣的推擠，極渦往南移動，原本牢牢鎖在極區的冷空氣潰敗往中緯度地區流竄(圖三)，此時西風噴流也比正常時期更劇烈幅度的蛇行與擺盪。
圖二、極地渦旋穩定固守，將冷空氣牢牢鎖在極圈內。
圖三、暖空氣往極圈推進，使得極渦減弱甚至南移，冷空氣往中緯度地區擴散。
極地渦旋的影響
極地渦旋往南偏移擠壓原本洋面上暖濕空氣的位置，造成冷暖空氣劇烈的對流活動，當溫度夠低時就會降下大雪。擺盪、蛇行的西風噴流往南凹陷稱之為「槽」，會誘發及增強地面上不穩定的低壓系統，並伴隨強風、雨雪等劇烈天氣，發展強盛的溫帶低壓亦能將北極的冷空氣引入較低緯度的區域，進入嚴寒冰凍世界。
高空噴流凸起的部分稱之為脊，在低對流層發展出高氣壓。北半球的高壓順時針環流將暖空氣引入，此時阿拉斯加及美西的天氣相對穩定而且溫暖。類似的大氣環流配置也會出現在歐洲及亞洲，如北歐偏暖、中歐及東歐寒冷、日本及韓國冰天雪地。圖四、2021北美罕見冰風暴，嚴寒近月，多處低溫破紀錄
圖五、2021北美罕見冰風暴，多數地區0度以下維持一周
圖六、蛇行的西風帶，西風槽與高壓脊
圖七、2015年02月20日12Z 500hPa位勢高度與距平(圖:Tropical Tidbits)
圖八、2015年02月20日12Z 北美溫度分布(圖:Tropical Tidbits)
圖九、2014年加拿大多倫多受到冰風暴襲擊出現零下40度低溫(圖:Agence QMI)
圖十、2015年二月冰風暴再襲北美，多州進入緊急狀態，許多學校同時停課(圖:美聯社)
圖十一、2015年冷空氣自北極大舉南下冷平流雲系相當明顯(圖:NOAA)
圖十二、2019年極地渦旋侵襲歐洲急凍(圖:EPA)
圖十三、2019年極地渦旋侵襲歐洲急凍(圖:EPA)
圖十四、2019年極地渦旋侵襲歐洲急凍(圖:EPA)
圖十五、2019年極地渦旋侵襲歐洲出現極端低溫(圖:EPA)
延伸閱讀/參考資料：
北極渦旋再發威！美日台灣都急凍！/ 公視有話好說
極地渦旋的驚心「凍」魄 / 科學月刊
高空的擾動影響全球氣候？ / 泛科學
最近更新 / 2015.02.22.16:57
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