基本介紹
- 中文名：北極氣團
- 外文名：Arctic air mass（PA）
- 特點：氣溫低、水汽少
- 分類：海洋性氣團、大陸性氣團
- 或稱：冰洋氣團
- 形成條件：廣闊均勻下墊面、適當的環流條件
概念,形成條件,特徵,套用與發展,
概念
當北極氣團來自未封凍的洋面時，稱為海洋性北極氣團，若來自封凍洋面則稱“大陸性”北極氣團。但是，後者較乾燥，很少有水汽凝結，天氣大多晴朗。
形成條件
北極氣團的形成需要兩個條件：一是範圍廣闊、地表性質比較均勻的下墊面；二是要有適當的環流條件。
空氣中的熱量、水分主要來自下墊面，因而下墊面性質決定著氣團的屬性。在冰雪覆蓋的地區往往形成冷而乾的氣團；在水汽充沛的熱帶海洋上，常常形成暖而濕的氣團；在沙漠或乾燥大陸上形成乾而熱的氣團。所以，大範圍性質比較均勻的下墊面，可成為形成氣團的地區，即氣團形成源地。
在適合的環流條件下，大範圍空氣與下墊面通過輻射、亂流、對流、蒸發、凝結、大範圍垂直運動等物理過程進行充分的熱量和水汽交換，以便獲得與下墊面相應的、分布較均勻的物理屬性，從而形成氣團。如緩行的高壓（反氣旋）系統（高緯度地區的準靜止冷高壓和副熱帶高壓等），在其控制下不僅能使空氣有充足時間同下墊面進行熱量和水分交換，以獲得下墊面屬性，並且高壓中的低空輻散流場利於空氣溫度、濕度的水平梯度減小，趨於均勻化，成為有利於氣團形成的環流條件。
特徵
北極氣團在經過赤道時容易發生變性現象，所謂變性指的是氣團形成後，隨著環流條件的變化，由源地移動到另一新的地區時，由於下墊面性質以及物理過程的改變，氣團的屬性也隨之發生相應變化的過程。北極氣團的變性過程同氣團的形成過程一樣，也是通過輻射、湍流、對流、蒸發、凝結、大範圍垂直運動等物理過程來實現的。變性的快慢和變性程度的大小，取決於空氣流經地區下墊面性質與氣團源地下墊面性質之間的差異大小、離開源地時間的長短以及空氣運動狀態的變化等因素。
北極氣團總是隨著大氣的運動而不停地移動著，停滯或緩行的狀態只是暫時的、相對的。因而北極氣團的變性是經常的、絕對的，氣團的形成只是不斷變性過程中的一個相對穩定階段。
北極氣團的一般天氣特徵是寒冷、乾燥、天氣晴朗，低層常有強逆溫層，氣層非常穩定，水汽含量少，很少發生凝結現象。
套用與發展
1、2013年9月在北極黃河站開展了氣溶膠數譜（1000 nm）的短期觀測實驗。數濃度小時平均值主要出現在30000 cm，平均值為350 cm，高於新奧爾松Zeppelin全球大氣本底站及環北極海洋大氣7-9月航測報導的濃度。大氣氣溶膠的三個模態（核模態、愛根核模態和積聚模態）數濃度平均分別為35、122和193 cm。觀測期間沒有發生新粒子生成事件，平均數譜分布呈現雙模態的分布特徵，模態峰值分別出現在30 nm和115 nm，由積聚模態主導。平均數譜分布的幾何中值粒徑出現在約10010 nm。從單顆粒分析結果來看，觀測期間黃河站地區大氣氣溶膠主要以海鹽氣溶膠為主，但是在來自挪威海域和北歐大陸的氣團影響下，也觀測到煤煙顆粒、富硫顆粒物和含碳顆粒物等人為氣溶膠。
2、為研究北極地區大氣氣溶膠顆粒的物理化學特性，於2013年8月8~12日環Svalbard島收集大氣氣溶膠樣品，利用帶能譜的透射電子顯微鏡(TEM-EDS)共分析2530個單顆粒，並獲得顆粒物的形貌特徵和化學組成。結果表明，北極地區顆粒物主要表現為5種類型，分別為海鹽顆粒、富S顆粒、富Fe顆粒、含碳顆粒和礦物顆粒。後向氣流軌跡顯示，採樣期間大氣污染物主要來自於北極點周邊的海洋上空和附近格陵蘭島地區。來自海洋上空的大氣中主要包含海鹽顆粒，所占數量比例為54。7%；經過陸地的大氣樣品中95。4%為礦物顆粒。利用時間密度因子法估算出北極地區PM2。5質量濃度範圍為0。55~0。72μg/m3。
3、北極和南極大氣顆粒物化學成分存在很大差異，表現出各自不同的特點。北極的顆粒類型中，"反應的海鹽"和"礦物塵"分別占顆粒總數的44%和27%，"新鮮海鹽"所占的比例不到10%，"反應的海鹽"中以含硝酸鹽的顆粒為主，反映了外來物質或人為污染對該地氣溶膠影響較大；南極的顆粒類型中，"新鮮海鹽"占總數的74%左右，"反應的海鹽"占19%，反應的海鹽全部含硫酸鹽、未發現含硝酸鹽的顆粒，推測與海鹽反應的含硫物質來源於海洋浮游生物代謝過程產生的二甲硫醚(DMS)及其降解產物，而與人為污染無關。
