标题：极地气象学
简介
气象学家把研究南北极地区的各种气象问题，主要包括大气物理过程、大气环流特征和天气预报等，称之为“极地气象学”。[1]
详细内容
由于地球两极附近地区十分的寒冷，人类主要生活在非极地地区。哪为什么还要研究极地气象，因为大气环流与极地的大气物理过程密切相关。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。极区近地面冷空气组成冷高压向中纬度地区运动，中纬度高空暖性高压是向极区运动，通过这种方式进行热量交换，使的极区得到来自中纬度热量。高空大气自中纬度流、向极地之后下沉，从低空流出极区，这就造成了我们常说的冷空气活动。
另外，据科学家的研究，北极地区冰雪覆盖面积的变化与北半球许多地区的降水有密切的关系。而对于北极冰盖对气候影响的机制，目前有两种不同的看法。
一种看法指出，极冰的存在可以加剧气候异常。在气候变暖的时期，极冰融化后暴露出来的水面会吸收更多太阳辐射，传输给大气的，使的大气变得更暖，气候变冷时期其过程正相反。的
另一种看法指出，极冰的存在缓和气候异常状态。在气候变暖的时期,极冰要融化，极地向大西洋冷流加强，使的大西洋变冷而蒸发量减少，输入北极的水汽相应也减少，北极地区的云量也要随之减少，有利于北极地区辐射冷却，缓和气候变暖的趋向。大西洋要变冷，还使的大气南北向温度梯度减小，南北向热量交换也要随着减少，使极区变暖的倾向受到抑制。
尽管看法不同，但不可置疑的是，极地气象变化对全球气候的影响是不可忽视的。据监测南、北极冰原在融化，这将改变地球的生态系统，包括海洋及地表生物、气候、航运模式，甚至国防政策。
为提高全球对北极海冰、南极冰盖变化的重要性的认识，促进国际社会对极地生态系统的保护，加强极地气象研究，对于人类的生存具有十分重要的意义。[1]
极地概况
北极地区大部分为欧亚与北美大陆包围的海洋，面积大约1310万平方公里；南极地区大部分是由海洋包围的大陆，面积约1400万千方公里。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℃。两极地区均是冰区，北极平均冰界大约在北纬72°，南极大约在南纬63°。北极地区冰雪，夏季能大量融化，而南极大陆大约有97%终年被冰覆盖，平均厚度可达到1700米。
极地指标
南极地面流线南极地面流线(实线)和地形高度：
【南极地面流线(实线)和地形高度】（虚线）(单位：100米)]）,冬季风速平均达 9.0～12.5米/秒，夏季平均是 4.9～9.0米/秒,越接近大陆边缘时，风速就越小，可是当气旋侵入南极大陆的时候，风速可达 20米/秒 ，冬季的风速可达 40米/秒 ，引起大规模吹雪的，能见度在 1 公里以下。大气环流【 大气环流】南北极的对流层,冬夏均是气旋式环流,称为极涡。在北半球，因为大陆分布不均匀，极涡是经常不在北极中心，而偏北美大陆或欧亚大陆，引起这一些地区偏冷。南极则因为中心是大陆，周围为海洋，海陆分布是比较均匀，所以,极涡几乎是无偏心现象,中心位置是比较稳定。南北极平流层内,冬季是极涡,但夏季则为一巨大的所控制。冬季在极涡外围的极夜线附近，平流层内存在一支强大的，称为极夜急流。两极自冬到夏环流变化比较剧烈。每年冬末，极区平流层有数次突然增温，随之极涡与极夜急流崩溃，在一个较短的时间内，反气旋环流控制着极区，并逐渐向中、低纬度地区扩展，到 5月已控制整个半球，相对而言，北极的“爆发性增温”比南极地区要剧烈得多。动向【动向】　北极地区冰雪覆盖面积变化同北半球许多地区的气压和降水有密切的关系，北极冰盖对的影响已引起人们的注意。关于北极冰盖对气候影响的机制，有两种不同的看法：①极冰的存在可以加剧气候的异常。在气候变暖时期，极冰融化后暴露出来的水面，会吸收更多的太阳辐射，传输给大气，使大气变得更暖，气候变冷时期其过程适相反。②极冰的存在缓和了气候异常状态。在气候变暖时期，极冰融化，极地向大西洋的冷流加强，使大西洋变冷而蒸发量减少，输入北极的水汽也减少，北极地区的云量也随之减少，有利于北极地区的辐射冷却，缓和了气候的变暖的趋向。大西洋变冷，还使的大气南北向的温度梯度减小，南北向热量交换也随着减少，使极区变暖的倾向受到抑制。这两种观点是如此的不同，所以，在联合国的中，已把这个课题列入极地试验计划之中。海冰南极大陆周围的海冰区域却有很大变化：3 海冰区最小，约为 500 平方公里，冰界约达南纬 70°；9月冰区范围最大约为2000万千方公里，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。太阳辐射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。极区近地面冷空气组成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的，通过这一种方式进行热量交换，使极区得到来自中纬度热量。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，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℃。
因为辐射损失的热量远大于吸收的热量，两极地区气温都特别低。北极地区近地面气温比南极温和，分布比较均匀，1月极区约-32℃，7月约-2℃；着南极地区气温则随地势高低而变化，其东半球部分地势高，气温低，年平均气温可低达 -57.5℃ 。南极地区曾记录到全球地面的绝对最低气温达 88.3℃ 。云北极夏半年常有层状云覆盖，北纬85℃处6～8月总云量为8～9，这是一种云底高度低于 1 公里、厚度 350～500 米的低云，它虽减弱来自太阳的短波折射，但却大大减少地面的有效辐射，使地面增暖，所以北极地区近地面气层夏季温度较高，冬季则不然，天空大都晴朗，地面有效辐射增加，使地面降温。南极地区天气终年大都少云或晴朗，但在南纬 50°～65°之间，存在一个气旋带，所以围绕南极大陆有一条气旋性云系。水汽含量两极地区的大气中，水汽含量都很少，降水量也都比较少，北极地区年降水量约200毫米；南极中部高原地区年降水量约为 50毫米，全大陆年降水量自沿海向内陆剧减着。北极地区地面附近，冬季为稳定高压区，盛行东风；夏季常有低气压侵袭着，风向不定。南极地区外围(南纬 60°～65°)是一气旋带，所以南纬 65°以北多为偏西风，以南多为偏东风。风可是由于南极地区中东部为高原并且存在强烈的逆温层，在南极中部下沉近地层空气沿高原下滑流向南极大陆沿海，形成南极有名的“下吹风”。在它的影响下，南极地区大气流场十分奇特，冬季风速平均达 9.0～12.5 米/秒，夏季平均为 4.9～9.0米/秒，越接近大陆边缘时，风速越要小，但当气旋侵入南极大陆的时候，风速可达 20米/秒，冬季的风速可达 40米/秒，引起大规模吹雪，能见度在 1公里以下。极涡南北极对流层，冬夏均是气旋式环流，称之为极涡。在北半球，因为大陆分布不均匀，极涡是经常不在北极中心，而是偏于北美大陆或欧亚大陆，引起这一些地区偏冷。南极则因为中心是大陆，周围是海洋，海陆分布是比较均匀，因此极涡几乎无偏心现象，中心位置是比较稳定。
南北极的平流层里，冬季为极涡，可是夏季则为一巨大的反气旋所控制。冬季在极涡外围的极夜线附近，干流层内存在一支强大的急流，称为“极夜急流”。两极自冬到夏的环流变化比较剧烈。每年冬末，极区干流层有数次突然增温，随之极涡以及极夜急流崩溃，在一个较短时间里，反气旋环流控制极区，并逐渐向中、低纬度地区扩展，到5月已控制整个半球，相对而言，北极的“爆发性增温”比南极地区要剧烈得多。冰雪覆盖北极地区冰雪覆盖面积的变化同北半球许多地区的气压和降水有密切的关系，北极冰盖对气候变化的影响已引起人们的注意。关于北极冰盖对气候影响的机制，有两种不同的看法。一种看法认为，极冰的存在可以加剧气候的异常。在气候变暖时期，极冰融化后暴露出来的水面会吸收更多的太阳辐射，传输给大气，使大气变得更暖，气候变冷时期其过程适相反。
另一种看法认为，极冰的存在缓和了气候异常状态。在气候变暖时期,极冰融化，极地向大西洋的冷流加强，使大西洋变冷而蒸发量减少，输入北极的水汽也减少，北极地区的云量也随之减少，有利于北极地区的辐射冷却，缓和丁气候的变暖的趋向。大西洋变冷，还使大气南北向的温度梯度减小，南北向热量的交换也随着减少，使极区变暖的倾向受到抑制。
其它学科
大气科学、气候学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学
特点
南北极地区特点
  （图）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°C，4月份可差 55°C。北极地区温差不大，一般不超过10°C。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
  （图）极地气象学
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。
研究内容
辐射平衡和热量平衡
  （图）极地气象学
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·天）。1月份热损失约160卡/(厘米·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 1.2×10 卡/（厘米·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°C。
天气
由于辐射损失的热量远大于吸收的热量，两极地区的气温都特别低。北极地区近地面的气温比南极温和，分布也比较均匀，1月极区约-32°C，7月约-2°C；南极地区气温则随地势高低而变化，其东半球部分的地势高，气温低，年平均气温可低达-57.5°C。南极地区曾记录到全球地面的绝对最低气温达-88.3°C。
北极夏半年常有层状云覆盖，北纬 85°处6～8月总云量为8～9（10分度云量），这是一种云底高度低于1公里、厚度350～500米的低云，它虽减弱了来自太阳的短波折射，但却大大减少了地面的有效辐射，使地面增暖，所以北极地区近地面气层夏季的温度较高，冬季则不然，天空大都晴朗，地面的有效辐射增加，使地面降温。南极地区的天气终年大都少云或晴朗，但在南纬50°～65°之间，存在一个气旋带，所以围绕南极大陆有一条气旋性云系。两极地区的大气中，水汽含量都很少，降水量也都比较少：北极地区年降水量约 200毫米；南极中部高原地区年降水量约为50毫米，全大陆年降水量自沿海向内陆剧减。北极地区的地面附近，冬季为稳定的高压区，盛行东风；夏季常有低气压侵袭，风向不定。南极地区外围(南纬60°～65°)为一气旋带，所以南纬 65°以北多为偏西风，以南多为偏东风。但是由于南极地区中东部为高原并且存在强烈的逆温层，在南极中部下沉的近地层空气沿高原下滑流向南极大陆沿海，形成南极有名的“下吹风”(katabatic wind)。在它的影响下，南极地区大气流场十分奇特（见图），冬季风速平均达9.0～12.5米/秒，夏季平均为4.9～9.0米/秒，越接近大陆边缘，风速越小，但当气旋侵入南极大陆时，风速可达20米/秒，冬季的风速可达40米/秒，引起大规模吹雪，能见度在1公里以下。
大气环流
南北极对流层，冬夏均为气旋式环流，称为极涡。在北半球，由于大陆分布不均匀，极涡经常不在北极中心，而偏于北美大陆或欧亚大陆，引起这些地区偏冷。南极则由于中心是大陆，周围是海洋，海陆分布比较均匀，所以，极涡几乎无偏心现象，中心位置比较稳定。南北极的平流层里、冬季为极涡，但夏季则为一巨大的、反气旋所控制。冬季在极涡外围的极夜线附近，平流层内存在一支强大的急流，称为“极夜急流”。两极自冬到夏的环流变化比较剧烈。每年冬末，极区平流层有数次突然增温，随之极涡及极夜急流崩溃着，在一个比较短时间内，反气旋环流控制极区，并逐渐向中、低纬度地区扩展，到5月已控制整个半球，相对而言，北极的“爆发性增温”比南极地区要剧烈得多（见平流层和中层大气环流）。