极地为什么气候寒冷?地球的公转和季节变化(组图)

南宁KB20202022-06-12南宁KB30

南极和北极地处地球南北两端,终年冰雪覆盖,自然环境恶劣,气候寒冷。当我们通常谈论南极和北极时,我们不仅仅是指南极和北极,而是指南极地区和北极地区。南极地区通常是指南纬60°以南的地区,包括南极大陆、亚南极岛屿和围绕南极大陆的南大洋。°以北的地区,包括北冰洋、边缘陆地海岸和岛屿,是被大陆包围的冰雪海洋。那么这两个地方哪个更冷呢?

为什么极地地区很冷?

南极和北极哪个冷?-第1张图片

地球公转与季节变化

地球上的一切都离不开太阳,太阳也是大气运动和天气气候形成的主要能量来源。地球沿对角线自转,围绕太阳公转,创造了地球上的昼夜、南北两极的极夜、极昼和地球上的四个季节。在这个过程中,太阳在春分和秋分时直接照射在赤道上。在夏至和冬至期间,太阳直射北回归线和北回归线。赤道地区是世界上接收太阳辐射能最多的地区,气候炎热;北极和南极是接收太阳辐射能量最少的区域,因此气候寒冷。

南北极冬季,近地受极地冷高压控制,高空为极涡。南半球海洋多于陆地,南极洲是一个被海洋包围的冰雪大陆,其中心是一个平均高度为2350米的冰盖。但北半球陆地多于海洋,而北极是一片被陆地包围的冰雪海洋,其中心被海冰覆盖,海冰表面仅高出海平面几米。

除海冰外,北极地区的海洋中还有许多开阔水域,其整体反射率低于南极。北极地区的下垫面比南极接收到的太阳辐射要多得多。由于种种原因,南极的近地表极地冷高压和高空极涡强于北极。此外,南极极地冷高压的中心在南极大陆上空,北极并不是冷高压的中心。北半球冬季极地冷高压的中心位于西伯利亚。因此,南极比北极更冷。

1983年7月21日,位于南极冰盖腹地的东站(南纬78º)测得的最低地表温度为-89.2ºC,是当今世界有记录的最低地温;和 北半球的最低地温没有出现在北极。在北冰洋北极附近的海冰漂流站,测得的极端最低温度仅为-59ºC。1962 年在西伯利亚奥​​伊米亚康(北纬 63º)测得的北半球最低地温为 -71.2ºC。北极的平均气温和最低气温都比南极高出近 20ºC。

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南极昆仑自动气象站(摄影:肖存德)

2008年,中国在南极昆仑站附近的冰盖最高点(南纬81度)设立了自动气象站。迄今为止记录的最低温度是-82.3ºC。该站海拔600多米,未来有可能测出低于东方站的全球最低地温记录。

事实上,南极比北极更冷,这也体现在植物的分布上。众所周知,南极没有树木。在南极长城站(南纬62°,尚未在南极圈内)常见的绿色植物是新鲜的苔藓和地衣。纬度 69°)只能看到地面上的一点点绿色。

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生长在北极挪威通索(北纬69°)的一棵大树(摄影:卢龙华)

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南极中山站植物(南纬69°)(卢龙华摄)

另一方面,与中山站(南纬69°)同纬度的挪威通索(北纬69°)仍有大树。

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南极和北极哪个冷?-第5张图片

北极罂粟在短暂的北极夏季竞相开放(摄影:卢龙华)

在南极洲(南纬76度),冬夏到处都是冰雪,而在中国北极黄河站所在的斯瓦尔巴群岛(甚至在北纬78度-79度),夏天水草都是郁郁葱葱,鲜花盛开,你不仅可以看到“树”(白桦树和不到10厘米高的柳树),还有像白色的北极棉花、金蓝色的北极罂粟、虎耳草、仙女树等。也昙花一现的北极赛在夏季开启。当然,也有各种各样的多年生开花草本植物。运气好的话,还可以在北极苔原上看到苍蝇和蚊子,所以北极比南极更生机勃勃。

为什么南极会出现臭氧洞?

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南极臭氧洞(图片来源:NASA)

南极臭氧洞的出现与人类活动密切相关。近40年来,每年春季南极都会出现臭氧空洞,而北极春季之所以难以出现臭氧空洞,其实与南极比北极更冷有关。

春季,由于南极地区臭氧总量急剧减少,将出现比全球平均水平低30%-40%的封闭低值区。通常这个值设置为220DU(多布森单位),与周边地区相比,南极上空似乎存在一个臭氧值低的“洞”,也就是南极臭氧洞。南极臭氧洞不是常年存在的,只存在于南极春季。通常,南极洲的臭氧在 7 月下旬开始减少,8 月中旬后会出现更明显的臭氧空洞。9月下旬至10月上旬臭氧洞面积最大。10月底后,臭氧急剧增加,臭氧空洞填满。12月中旬恢复正常。没有更多的臭氧洞。

臭氧洞的形成需要满足两个必要条件:大气中存在人类活动排放的氟利昂、溴化碳氢化合物等消耗臭氧层物质(人为因素),这是南极臭氧层形成的必要条件。春天的洞;涡旋中的长期低温(自然因素)是南极泉水臭氧空洞形成的另一个必要条件。只有同时满足这两个条件,平流层极涡在低温(低于-78℃)条件下形成的冰晶云或液态硫酸气溶胶表面才能吸附大气污染物。当南极再次被照亮时,刺激了氯和溴的活性,大量臭氧通过光化学反应被消耗,在南极泉水形成臭氧空洞。也就是说,只有这两个必要条件的结合,才是臭氧空洞形成的充分必要条件。

在南极洲,冬季平流层极涡的温度非常低。通常在极夜结束后的春季,低温仍能维持一段时间,有利于臭氧空洞的形成。,导致南极臭氧洞的强度和范围每年发生变化。

北极有臭氧洞吗?

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1979-2018年南北极春季大气臭氧总量分布(图片来源:NASA)

在北极更接近人类活动的地区,北极大气中的污染物浓度也更高,污染比南半球更严重。也有很大的影响。无论冬季还是春季,北极平流层极涡中的温度都高于南极。尤其是进入春季后,北极极地涡旋迅速瓦解,气温升高。春季,当极夜结束后太阳再次照射北极地区时,北极平流层极涡内的温度大多在-78℃以上,难以满足形成的必要条件平流层冰晶云。金额通常在400-500DU(多布森单位)的高价值区域,所以在2019年之前,北极春天没有臭氧空洞。正是北极平流层在春季比南极温暖,而北极又比南极温暖,这使得在北极春季很难出现臭氧空洞。

1997年、2011年和2020年春季,春季平流层极涡温度异常偏低,大气臭氧化学耗损严重,出现封闭低值区,但1997年和2011年的最低值并未出现达到外观。臭氧洞的标准。2020年,由于北极地区大气环流异常,春季平流层极涡内温度持续偏低,平流层冰晶云面积也创历史新高,臭氧化学损失大于220DU(多布森单位),臭氧空洞首次出现。

在当前大气环境污染的情况下,南极臭氧洞的变化和北极臭氧洞的出现,取决于极地涡旋的变化及其在南北两极春季平流层的低温。2020年春季北极第一个臭氧空洞的出现与春季平流层极地涡旋持续低温有关,是大气环流等自然因素造成的,没有环境意义。

虽然我们对南极和北极的认识还处于观察和探索阶段,但为了尽可能保留地球上最后一块净土,也为了人类生存环境的可持续发展,我们有让每一次改变都需要对地球母亲的敬畏。

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