极涡、阻塞高压、低涡，与西风急流有什么关系？
极涡、阻塞高压、低涡，与西风急流有什么关系？
中高纬度高空天气系统与西风急流的关系是气象学中的一个重要课题。本文将从西风急流的基本概念出发，探讨极涡、阻塞高压、冷涡等天气系统与西风急流的相互作用，帮助读者更好地理解这些复杂的气象现象。
中高纬高空天气系统背后的“大boss”——西风急流
在三圈环流模式图中，中纬环流（也称费雷尔环流）的高空风（左图红圈中的箭头）是因动力因素形成，即来自副热带高气压带的暖空气与来自极地高压的冷空气相遇后，暖空气被迫抬升后在高空分流，向南的一支（右图红色箭头）在地转偏向力的作用下，逐渐偏转为东风。
可实际上，中纬度高空以西风为主。下图显示了2024年10月1日高度约5500m的大气粒子运动状态。大气粒子的流动方向可以表示风向，颜色越红代表风速越大。图中可以清晰的看到在中纬高空存在一条风速很大的西风带。且其运动轨迹并不规则，呈南北波动。
这条风带就是西风急流。它位于盛行西风带对流层顶附近的高空区域，因远离近地面，风速强，中心风速平均可达5080m/s，最强时可达100150m/s或以上。
为什么中纬度高空风向的实际情况（西风急流）与三圈环流中的不符？实际上中高纬高空的西风也可能由热力因素形成。太阳辐射在高低纬之间分布不均，导致在高空出现形成了由低纬指向高纬的水平气压梯度力，最终气流在地转偏向力的作用下形成高空西风。
由于高低纬之间的气压梯度是全球性的，所以在大多情况下，高空的风向以西风为主，在中纬地带较显著，称为西风急流。（高中阶段对高空大气的运动状态涉及不多，这里仅做粗略说明）
如果南北温差较大，水平气压梯度力大，西风急流风速快，形成基本与纬线平行的强西风。
左图：强西风时，极地极涡老老实实的待在极地地区。
在全球变暖的背景下，两极地区升温明显，赤道与极地的温差减少，西风急流出现波动。原来紧绷的橡皮筋松动，禁锢在北极地区的极涡南下，给中纬地带带来强冷空气，极易形成寒潮（如上方右图）。
接下来认识几种与西风急流波动相关的天气系统。
极涡
极涡是盘踞在两极地区高空的气旋性大型涡旋。两极地区气温低，气流下沉，近地面形成冷高压，高空形成冷低压。
高空由于气流减少，四周的空气向中心冷低压做辐合运动，并成逆时针旋转，这个低压涡旋就是极涡。
前文提到，南北温差大时，西风急流势力较强。此时西风急流就如同一根紧绷的橡皮筋，将极涡牢牢的禁锢在两极地区（如下方左图）。
左图：强西风时，极地极涡老老实实的待在极地地区。
在全球变暖的背景下，两极地区升温明显，赤道与极地的温差减少，西风急流出现波动。原来紧绷的橡皮筋松动，禁锢在北极地区的极涡南下，给中纬地带带来强冷空气，极易形成寒潮（如上方右图）。
来看一组和极涡相关的例题。
阻塞高压与热穹顶
随着全球气候变暖，北极地区温度偏高，西风急流出现波动，极涡变得不稳定。
在西风急流向北突出的位置，北上的暖空气形成一个高压区域，称为暖脊。
500hPa气压平面的位势高度场
图中的数据指单位气团从地面上升过程中，压力下降到500hPa（即500毫帕），气团上升的高度。
当暖空气不断北上，冷空气不断南下，暖脊就会被冷空气包围，并与南面暖空气主体分离，形成闭合的高压区，称为阻塞高压。
阻塞高压与南方主体暖空气脱离，成为一个相对稳定的高空高压系统。如果一个地区受阻塞高压的控制时间较长，就会长期被暖空气控制，带来高温天气，这种现象也称为“热穹顶”。热穹顶多发生在夏季，北上暖空气给它提供了热量来源。
来看一组关于阻塞高压的例题。
冷涡
冷涡，是西风急流上的低压槽演变而来的低压中心，由冷空气控制。本质就是在高空逆时针旋转的冷低压。
在我国，名气比较大的是东北冷涡，常发生在夏季，可带来一定的降水，缓解夏季高温炎热的天气。
图中的标注的冷涡就是东北冷涡
来看一道关于冷涡的综合题。
【第一小问】分析底层强暖湿水汽持续供应对东北冷涡发展所起的作用。
冷涡是位于高空的冷低压系统，近地面源源不断的暖水汽供给形成了上冷下暖的结构。近地面热，高空冷，可促进对流运动。
同时在气流上升的过程中，水汽凝结可释放热量，给气流进一步上升提供了热量来源，使上升气流可维持更久。
作者制图
【第二小问】从位置和地形的角度分析东北地区易形成东北冷涡的原因。
由上题可知，东北冷涡需要同时满足高空冷空气和近地面提供暖湿空气两个基本条件。
作者制图
这篇文章难度有点大，即使没有完全懂也不要有压力。本文试图从原理入手解释高空天气系统的基本情况。如果在考试时遇到这种陌生的天气系统，材料中一般会给出大部分信息。希望这篇文章能帮助大家更熟悉这些天气系统。
做组题吧~
东北冷涡是在高空旋转的冷性涡旋系统，它的中心温度比周边低，因此被称为冷性涡旋，简称冷涡。而暖性涡旋（如台风）中心温度比周边高。2021年4月30日18时至22时，江苏省沿海南通市部分地区受东北冷涡影响，出现了极端天气，造成重大的经济损失。据此完成下面小题。
1．在下列天气系统中，东北冷涡应属于：
2．受东北冷涡影响，导致南通市部分地区出现：
A．强对流天气
B．连续阴雨天气
C．高温暴雨天气
D．持续伏旱天气
参考答案与解析
1．D
【解析】冷涡是冷性低涡的简称，是在高空旋转的冷性涡旋系统，选项中AB为锋面系统，没有气流的旋转，故排除AB；读图可知，C选项的气压中心气压中间高，四周低，气流向外辐散，为一反气旋系统，不符合冷涡的定义，C错误；D选项中的气压中心气压中间低，四周高，气流向中心旋转辐合，符合冷涡的定义，D正确。
2．A
【解析】南通市地处沿海，有从海上带来的丰富水汽，受东北冷涡影响，强干冷空气入侵，且处于江海交汇点，风速辐合叠加在一起加强了低压系统的抬升条件，易诱发强对流天气。A正确；冷涡的影响一般较为短暂强烈，不会出现连续阴雨的天气，B错误；冷涡为一低压中心，且中心气温较低，故不会出现高温和持续伏旱的天气，CD错误。