极地气象学

【极地气象学】（polar meteorology）是探讨极圈内大气运动及其物理化学特性的气象学分支学科。主要包括：大气物理过程（如大气辐射等）、大气环流特征和天气预报等。

与赤道地区相反，极地终年冰雪，接受太阳辐射最少，而地转偏向力最大。因此，研究极地气象对了解大气特性具有特殊意义。环极涡旋的变化、极地反气旋和锋面的特性、极夜低温、大气污染和臭氧含量等等均为探讨的内容。

南北极地区特点 极地气象学北极地区大部分为欧亚、北美大陆包围的海洋，面积约1310万平方公里；南极地区大部分为由海洋包围的大陆，面积约1400万平方公里。南极大陆平均高度约2350米，其中超过3000米的，约占南极大陆面积的25％，最高约4000米，大陆中心和边缘有很大的温度差，平均约差30℃，4月份可差 55℃。北极地区温差不大，一般不超过10℃。两极地区均为冰区，北极平均冰界约在北纬72°，南极约在南纬63°。北极地区的冰雪，夏季可以大量融化，而南极大陆有97％终年被冰覆盖，平均厚度可达1700米，一般不融化。南极大陆周围的海冰区域却有很大的变化：3月海冰区最小，约为500万平方公里，冰界约达南纬 70°；9月冰区范围最大，约为2000万平方公里，冰界约达南纬 57°附近。这些特点影响了南北极的辐射、近地面风系和温度的分布。地球南、北极地区终年寒冷的气候。其范围因气候分类方法不同而有差异。天文分类法以南极圈（南纬66°33′～90°）和北极圈（北纬66°33′～90°）内的气候为极地气候；气团分类法以北极锋至北极和南极锋至南极范围的气候为极地气候；气候要素和自然景观分类法则以最暖月平均气温小于10℃，树木不能生长的高纬度地区的气候为极地气候。 极地气候有以下主要特点：①辐射差额全年为负值。在任何季节，下垫面均比空气冷，因而形成稳定的北极气团和南极气团。②有极昼和极夜，最长各占半年。极昼时间虽长，但因太阳高度角小，光照微弱，雪面反射强，故气温低。③蒸发小，产生降水的水汽是外来的。降水以雪的形式，量少而温度低，难融化，长年积累，形成很厚的大陆冰盖。④风大雪干，能见度差，极昼时期沿岸地带多雾。 南北极地区气候类型 极地气候有两个类型：①苔原气候。相当于柯本气候分类的ET气候。最暖月平均温度低于10℃，但高于0℃。一年中只有2～4个月的月平均温度在 0℃以上。有苔藓、地衣之类植物生长。西伯利亚、阿拉斯加、加拿大北冰洋沿岸和邻近岛屿，以及格陵兰岛沿岸狭窄地带属此气候。②冻原气候。相当于柯本气候分类的EF气候。气温终年在0℃以下，冰雪长年不化。南极大陆、格陵兰岛大部分和北冰洋中央水域属此气候。

辐射平衡和热量平衡 极地风景两极地区接受的太阳辐射少，就地-气系统而言，极区有大量的热量丧失。根据气象卫星观测，北极地-气系统的辐射热平均损失约为 100卡／（厘米2·天）。1月份热损失约160卡/(厘米2·天)，夏季则几乎没有热量损失。为了要达到辐射平衡，经计算，通过 70° 纬圈向两极输送的热量约为 1.2×1028 卡／（厘米2·年）。热量的输送，主要通过两种途径：①大气大型涡旋的热量输送。极区近地面冷空气组成的冷高压向中纬度地区运动，中纬度高空暖性高压向极区运动，通过这种方式进行热量交换，使极区得到来自中纬度的热量。②通过平均经圈环流把热量输入极区。高空大气自中纬度流向极地之后下沉，从低空流出极区。一般认为中纬度向极区的热量输送绝大部分是靠感热（见大气能量、非绝热加热）输送来完成的。此外，由于冰雪的反射率大，地面的长波有效辐射(见辐射差额)也因晴天多而增加，所以近地面气层强烈冷却，从而在极区的近地面层形成了一个强逆温层（见大气静力稳定度），其厚度可达 1公里。这种现象在南极大陆尤其显著，每上升30米温度可增加15～20℃。