平流層和中層大氣環流

平流層環流　平流層在對流層之上中層之下（離海平面約12～50公里）。在北半球，平流層的極地區域，夏季為暖中心，温度自北向南遞減；而冬季則為冷中心，温度自南向北遞減。按照熱成風近似平衡的關係（見大氣運動的平衡狀態），相應於上述温度的水平分佈，平流層的環流，冬夏截然不同。北半球冬季為一個強大的繞極氣旋性渦旋所控制，低氣壓中心位於極地上空（圖1），故從北極到熱帶盛行西風環流；夏季則完全相反，整個北半球為一個強大的反氣旋所控制，高氣壓中心位於北極，故從北極到熱帶都盛行東風（圖2）。不過，無論冬夏，平流層的環流都比較平直，超長波比較突出。平流層和對流層之間的大氣環流可相互影響。例如，對流層的波動將能量向上傳播，以及平流層對上傳能量的攔截和吸收，都將會影響平流層的環流演變。平流層冬、夏大氣環流的基本狀態，隨着季節變化其轉變的形式每次不盡相同，較常見的是自冬至夏的突變型。在此種轉變的過程中，一般在高緯極區會出現1～3次，幾天之內升温達40～50°C的爆發性增温現象。在每次增温期間，繞極氣旋性環流，都將受到一定的破壞，並在最後一次增温期間迅速減弱，經過一系列的環流演變後，就轉變成典型的夏季環流形勢。自夏至冬，繞極反氣旋環流逐漸減弱，極地高緯度地區將出現氣旋環流，極夜來臨之後，氣旋環流進一步加強，終於形成冬季的典型形勢。 　　在近赤道地區的平流層中，還存在東西風帶準兩年週期的交替變化現象，稱作準兩年週期振盪。這種緯向風的振盪現象有兩個最主要的特徵：①振盪週期近於兩年（24～30個月）。②這種振盪都從30公里以上的氣層向下傳播，速度很慢，每月約1公里；而且在高度約23公里以上，振幅不變。但在對流層頂（約12公里）附近則顯著衰減。這種現象的物理成因尚無定論。在熱帶平流層下部，東西風帶準兩年週期振盪還疊加着週期為4～5天的經向風振盪，以及週期約為15天的緯向風擾動現象。理論研究表明，前者是羅斯比-重力混合波引起的，後者是開爾文波產生的（見熱帶平流層波動）。 　　中層環流　由於驅動中層和平流層大氣環流的主要能源相似，兩者的動力學控制方程組也相似，故有相似的環流形勢。在北半球冬季的中層大氣，也是繞極氣旋的西風氣流，而夏季則為繞極反氣旋的東風氣流，只是冬季西風急流的位置比平流層偏南，而夏季東風急流的位置則比平流層偏北而已。中層大氣環流，除此種冬夏不同的年週期變化外，還有半年週期和準兩年週期的變化，以及由於非線性作用（例如不同尺度大氣運動之間的相互作用）和擾動的鉛直傳播所引起的不規則週期變化等。但是，由於氣壓為1百帕高度（48公里）以上的資料不多，對中層大氣環流的情況，仍有待於進一步探索。（見平流層和中層大氣物理學） ^[1]