极地涡旋及其动态正是推动美国近期发生的寒冷天气事件的原因之一。我们开始看到，平流层中异常强烈的极地涡旋有助于增强北美的低压系统，从而促进极地冷空气向美国的输送。

极地涡旋是用来描述冬季半球整个大气环流的术语。它由两个主要层组成，并能显著影响所在地区的天气。

将探讨极地涡旋，以及它是如何“帮助”北美地区释放寒冷冬季的。极地涡旋在 2025 年的这个季节遵循着不同的规则，“帮助”形成近年来甚至几十年来最寒冷的冬季之一。

自然的力量

极地涡旋是每个冬季的重要因素之一。这是一个相对宽泛的术语，但在大多数情况下，它被用来描述大气层下半部的整个天气环流。基于其规模和影响力，它确实是一种自然力量，或者更具体地说，是一种天气的力量。

将整个极地涡旋分为上层（平流层）和底层（对流层）。它们各自发挥不同的作用，因此分别监测它们。但由于它们同属一个系统，它们之间的连接方式尤为重要。这一点在本季特别显现，稍后将进一步展示。

下图是极地涡旋的 3D 示例图，从低层延伸到平流层。为了获得更好的视觉效果，垂直比例被大大增加。该图像显示了冬季极地涡旋的平均形状和结构。

如此所见，低层极地涡旋更大，且更易受到干扰，类似于整个极地涡旋的“脚”。它之所以受到干扰，是因为它与地球表面复杂的地形和山脉以及强大的气压系统相互作用。

这意味着低层极地涡旋更具动态性，更容易被分裂，其核心也更自由地移动。与此同时，它仍然与上层平流层的主要核心相连。

多次看到极地涡旋的移动如何影响北美的天气模式。其中一个例子就是在气象冬季刚开始时，就观察到这样的现象。

下图是 11 月下旬 50 毫巴气压水平（20 公里/12.5 英里）处的低层平流层极地涡旋的图像。可以看到平流层极地涡旋的形状是如何被拉长的，受到来自太平洋和北大西洋两侧的压力。这种拉长将极地涡旋的核心推成椭圆形，并将其核心延伸至北美。

通过查看该时期的气压分析，可以看到北美上空的大规模压异常如何直接向上连接到上方的主要极地涡旋。这导致了本季美国和加拿大等地的第一场重大冷空气事件。

极地涡旋的伸长与低空相连，“帮助”在美国和加拿大东部形成了一个广泛的低压区。由于低压系统逆时针旋转，这产生了一条活跃的冷空气输送线，直接从极地地区输送冷空气，称为跨极流或“极地特快”。

以下视频以 3D 形式展示了漩涡的动态，以便更好地了解其外观和旋转方式。但请注意，为了视觉效果，漩涡的垂直尺寸被大大增强了（看完记得回来嗷～）。

这种寒流动态的另一个非常强烈的例子是近期将本季最冷的空气带入美国。

从上层强烈的极地涡旋到低层的寒冷

监测任何极地涡旋活动，因为它经常影响整个北半球的天气，尤其是在冬季，它处于最强时。

强劲的极地漩涡通常意味着强大的急流模式。这通常会将较冷的空气锁定在极地地区，为大部分美国和欧洲带来较温和的天气条件。

相反，弱极地涡旋可能会产生较弱急流模式。随着急流减弱，它更难以维持冷空气，这些冷空气便可以从极地地区逃逸，进入北半球的中纬度地区。

通过观察平流层极地涡旋的风速来衡量其强度，可以在下面的分析中看到。紫线表示过去两个月的数据，棕线表示未来几天的预测。黑线表示长期平均值，概述了平流层极地涡旋在寒冷季节中的正常强度变化。

可以看到，中平流层的极地涡旋比正常情况下更强，甚至接近纪录性的强度，且达到另一个强度峰值（棕色线）。目前没有迹象表明极地涡旋会像通常在 1 月时那样减弱，这使得它在本季显得势不可挡。

但等一下，如果上层极地涡旋很强，冬天不是应该更温暖、更无聊吗？一般来说，是的。但今年冬天，遇到了一种特殊情况，强劲的平流层极地涡旋实际上助长了美国寒流的爆发。

下图显示了下周初 10 毫巴（30 公里/ 18.5 英里）压力层的的位势高度异常。整体来看，平流层极地涡旋像一个巨大的“气旋”，其低压中心附近是冷核心。它的运行比正常情况更强，核心区域的压力更低，并且形状大多呈漂亮的（稳健的）圆形。

但在平流层下部 50 毫巴气压层（20 公里/12.5 英里），可以清楚地看到极地涡旋如何被压缩成拉长的形状，并受到来自太平洋和北大西洋两侧的压力。这使其内核发生形变，并将其南部瓣延伸到北美深处，甚至到美国南部。

观察这一时期整个下层大气层，可以看到平流层中的大型极地涡旋将如何直接向下连接到北美。几乎可以看出，它在“供能”或“汲取”上层强大极地漩涡的能量。总体来看，在低层大气中，极地涡旋被分为两个主要区域，使其看起来像是有了“腿”。

说到低层，下面是同一时期的天气模式预报。可以看到两个主要低压区。主要低压区位于北美上空，这直接与平流层中的极地漩涡连接。

还可以看到两个强大的高压区域，它们把低层极地环流分裂开来，并形成了极地涡旋的“腿”（冷空气在这个系统中的典型流动）。这就是为什么尽管上层大气中存在一个强劲的极地涡旋，将冷空气锁定在极地地区，但美国仍然出现了异常寒冷天气。

这种矛盾现象的出现是因为，虽然低层高压区破坏了正常的环流模式，但与平流层（高层大气）中主极地涡旋之间的联系仍然活跃有效。由于上层极地涡旋异常强烈，它将能量传递至北美上空的大规模低压区。

观察同一时期的温度异常，可以看到美国和加拿大南部上空的极冷空气大幅位移。这是由于极地涡旋极强的瓣/叶为北美上空的低压区提供动力，将深层北极空气拉入美国。

下图是本周初的地表温度异常预报，显示极冷气团覆盖整个美国，从东海岸到西海岸，甚至延伸到墨西哥湾。预计这将是今年冬天迄今为止美国和加拿大南部最冷的天气事件。

当在天气预报中看到此类事件发生时，或者即使在新闻中看到此类事件时，可能很难想象是什么力量推动了这些大规模的寒冷事件。事实上，这些事件的背后是一个大型的全球天气系统，正如此所见，它甚至延伸到平流层。

查看未来两周的总降雪预报，会发现北美大部分地区将在某个时段出现降雪。值得注意的是，降雪预报甚至显示降雪范围延伸到几乎接近南部海岸。这充分证明了这股冷空气团的寒冷程度。

如前所述，不能保证这种确切情景一定会发生，因为这只是一次预测运行，它确实展示了未来趋势可能如何发展。

那么，进入 1 月末和气象冬季的最后一个月时，对极地涡旋有何期待？

无法阻挡的极地涡旋

以下是平流层极地涡旋风速的集合预报。可以看到，预报显示，上层极地涡旋的强度将比正常水平高，直到 2 月份。新的强度峰值在本周到来，并伴随着强冷空气爆发，席卷整个美国。它没有减弱的迹象，暂时看起来几乎无法阻挡。

首先，来看看 1 月底的低层平流层预报。可以看到极地涡旋的主要核心已被拉长，并且低层平流层的气压异常已经扩展到北美。这表明，低层低压异常的持续存在。

再次查看垂直结构图，观察它与低层大气的连接。图中显示，月底时，强劲的上层极地涡旋，与北美上空的低压异常相连。

查看低层气压模式预报，可以看到片广阔的低压区覆盖在加拿大和美国上空。这正是平流层极地涡旋的南“瓣”部。它可以持续支持北向气流，并将更冷的空气输送到美国北部、中部和东部地区。

下面的地表温度预报仅为一次预报运行的结果。但可以将其作为一个例子，展示在这种模式下，由平流层极地涡旋的驱动下，这种模式会演变成什么样的情景。广泛的冷空气异常从加拿大南部和西部一直延伸到美国中部和北部，再次覆盖了美国北部和中部的大部分地区。

如果能够进一步预测，它可能会显示冷气团进一步向美国南部和东部推进。

为了获得更好的准确性，通常在此范围内使用集合预报。因为集合预报包含了 50 种不同的计算方法，因此它展示了所有情景的简单平均值。

下图显示了同期月底的气团温度异常。它显示冷空气持续聚集在加拿大西部，覆盖了除了更远的东部和东南部以外的美国大部分地区。这表明加拿大和美国西北部的冷空气将随时释放下来。

冷空气的这种聚集意味着，当气压系统发生变化或只是正常发展时，冷空气可以随时更深地渗透进入美国。因此，这基本上意味着，尽管美国东部的日间温度会试图恢复正常，但不久之后可能会出现新的冷空气爆发。

美国中部和中南部持续出现寒冷天气的可能性较高，特别是美国北部、太平洋西北部和整个加拿大西部。

从扩展范围来看，看到新的趋势仍在继续。2 月第一周的气压模式表明，加拿大西部和美国西北部的低压系统将持续存在，并与平流层的极地涡旋相连。

由于这一时期的温度预报周期较长，信号较弱。但它确实显示，冷空气继续在加拿大西部和美国西北部聚集。这几乎就像冷空气的“闸门”。正如预报所显示的那样，只要气压系统的简单过渡就可以释放冷空气，进入美国北部、中部和东部。

这告诉我们，2 月的天气模式将略有不同。尽管这种模式仍与平流层极地涡旋相连，但其低层核心将稍微向西移动。这会将冷空气困在加拿大西部和美国西北部，并随着气压变化，冷空气随时可能释放到美国各地。

将全球天气系统作为一个整体来考量～