每當寒冬來臨之時,總是有地理白痴會問:說好的全球暖化呢?有讀過一點地理的人應該也知道,全球暖化是指平均氣溫急速上升,令氣候劇變;而當氣候劇變之時,極端天氣,包括極寒與極熱的天氣,也會愈來愈多。而今年2016年1月突如其來的寒流,正正是極端天氣的例子。本文將解釋其成因。

是次北半球大範圍地區皆受寒冬衝擊;美國東岸亦因而暴雪成災(http://www.bbc.com/news/world-us-canada-35374741 ),令人想起2009年冬天歐洲的暴雪;而形成的原因,涉及兩個現象:北極振盪 Arctic Oscillation以及極地旋渦Polar Vortex。

首先要先了解決定風向之因素。風之所以形成,是因為氣壓差異:空氣總是由高壓流向低壓,這種推動空氣流動之力量稱之為氣壓梯度力(Pressure Gradient Force)。然而,由於因為地球會自轉,所以風向會有所偏移,這種偏移之力量稱之為科氏力(Coriolis Force);在北半球偏右,南半球偏左。再加上摩擦力的阻礙以後,就形成我等所見之風向。因此,在天氣圖中,北半球的高壓區的風會順時針向外擴散(divergent) ,而北半球的低壓區的風則逆時針向內聚合(convergent)。

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正常情況下,北極圈內會形成「極地高壓」,寒風會由之四周散開,形成極地東風。不過這些風吹得有多遠,取決於極地與中緯度的氣壓差距;量度此差距的指數稱之為北極振盪。北極圈的氣壓異常地高於中緯度之氣壓當且僅當指數為負數,並且,北極圈的氣壓異常低於中緯度之氣壓當且僅當指數為正數。因此,在北極振盪為正數時,中緯度氣壓較高,北極圈的氣壓較低,北極的寒風就吹不下來,該年冬天會較暖。反之,當北極振盪為負數時,中緯度氣壓較低,北極圈的氣壓較高,朔風就可以長驅直下,該年冬天會較冷。而今年2016年1月,在這個厄爾尼諾的年份,北極振盪竟然是負數(見下圖),北半球氣壓異常地高,中緯度地區異常地低,朔風就吹下來了。

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source: https://www.aer.com/science-research/climate-weather/arctic-oscillation

北極振盪為負數時,極地旋渦亦會增蛋。極地旋渦是指在對流層頂至平流層之間(即高空)形成的大型氣旋(空氣急速旋轉且輻合),主要發生在極地高壓帶與極地鋒面(polar front,約 60ºN)之間。高空的氣壓與低空是相反的;高空低壓,就代表空氣都往低空跑,所以低空是高壓。北半球在冬天通常會形成兩個極地旋渦,一個在加拿大巴芬島,另一個在俄羅斯西伯利亞 。高空的冷空氣急速轉動,形成極地高速氣流(polar jet stream),將本來在中緯度高空自西向東流動的高速氣流「變曲」,往南推。結果冷空氣就向南移。

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source: https://www.climate.gov/news-features/event-tracker/how-polar-vortex-related-arctic-oscillation

source: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/N_Jetstream_Rossby_Waves_N.gif

離地太久,有點左膠味,讓我等現在心繫本土,回到近地的低空。下圖是1月23日北極圈低空氣壓圖,可見極地高壓以及冰島低壓把一股冷風推向北美洲東岸。

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http://www.weather-forecast.com/maps/Arctic?over=pressure_arrows&symbols=cities.forecast.dots&type=wind

那對亞洲有甚麼影響呢?下圖分別是北亞和東亞在1月23日國際時間下午6點的天氣圖。在西伯利亞有一狹長的高壓區,稱之為蒙古西伯利亞高壓,在冬天常見;由於極地旋渦,把高空的冷空氣壓下來,所以蒙古西伯利亞高壓增強。白令海上的低壓區亦常見於冬天,稱之為阿留申低壓;兩者的氣壓差異比以往的冬天強,於是就把寒風拉向東亞,嚴重影響日本、韓國、台灣及香港。特別地,由於印度次大陸以北有喜馬拉雅山和青藏高原,把冷風擋住,所以等壓線沿著山脈急速收窄,印度的冬天依然和暖。寒風就只好繞道中國東南。由於嶺南只有丘陵,擋不了太多寒風,所以香港氣溫急降。

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在寒風吹襲之際,除了上大帽山看雪(雖然未必會下雪,因為下雪需要很多條件配合),高唱「今天我,寒夜裡看雪飄過」之外,應注意保暖,較少被風直接吹襲,室內有暖氣就開暖氣,因為強風會使體感溫度比實際溫度低得多。

2016年1月24日
顯現期第三主日