哈德雷環流變寬是近些年氣候變化領域的一個熱點研究方向，它從大氣環流的角度揭示了區域氣候對全球變暖的回響，尤其是副熱帶乾旱區向中緯度擴展所帶來的中緯度地區降水減少對人類環境和生態的影響是關注的重點。在各種外強迫中，溫室氣體增加和平流層臭氧損耗對哈德雷環流變寬起著重要的作用；在21世紀，溫室氣體增加的程度愈大，哈德雷環流變寬的幅度愈大。
基本介紹
- 中文名：哈德雷環流變寬
- 外文名：Hadleycell broaden
- 原因1：溫室氣體增加
- 原因2：平流層臭氧損耗
- 一級學科：地理科學
- 二級學科：動力氣象學
釋義,形成原理,哈德雷環流特徵,副熱帶西風急流的形成,赤道地區對流降水,研究動態,
釋義
1735年英國氣象學家喬治·哈德雷（George Hadley）針對盛行西風與信風的形成原因提出了大氣存在一種經向環流的假設。他認為赤道地區長時間被太陽照射，空氣因受熱後溫度升高、密度降低而上升，之後向兩極移動；氣流隨著緯度變高溫度下降、密度增大，之後落回地表附近又向赤道移動，形成了一個大氣環流圈。
經驗證，確實如哈得來所想存在那樣一個經向環流圈，但是由赤道上升的氣流並未能到達兩極，而是在30°N（S）附近便沉降，之後以信風形式回到赤道。因此後世便將該大氣環流稱為“哈德雷環流”。人類活動產生的強迫能夠重現觀測的哈德雷環流變寬趨勢，在各種外強迫中，溫室氣體增加和平流層臭氧損耗對哈德雷環流變寬起著重要的作用；在21世紀，溫室氣體增加的程度愈大，哈德雷環流變寬的幅度愈大。
形成原理
赤道地區日照時間長，空氣受熱增溫，密度變小；暖空氣在赤道地區上升，分別於高空向南北半球移動，移動過程中溫度下降，密度增大；一般到達30°N（S）附近氣流開始下沉，然後於低空流回赤道。它是一個閉合的經向環流圈，在熱力推動下自發形成，屬於直接環流圈。
以北半球為例，冬季的哈得來環流最強，由赤道上升，在30°N下沉，總質量輸送較多；夏季最弱，且北移了10～20個緯度，總質量輸送較少。哈德雷環流造成的各種物理量輸送是維持東西風帶和平均溫度場的重要機制之一。
哈德雷環流特徵
副熱帶西風急流的形成
在哈德雷環流的作用下，低緯度暖空氣上升至高空後再向北輸送的過程中，由於地球自轉產生的地轉偏向力作用下轉向（北半球向右偏轉，南半球向左偏轉，均產生西風氣流），西風氣流隨著緯度增加而加強，以致在副熱帶緯度帶上空產生了副熱帶急流。在急流形成的同時，急流的南（北）側向北（南）極移動的空氣在該處堆積而下沉，形成了對流層中部和下部副熱帶高壓帶。
赤道地區對流降水
赤道地區日照時間長、太陽高度角大、太陽輻射量大，赤道地區垂直上升氣流強；信風在此輻合形成赤道低壓，空氣上升；又由於底層大氣氣流由兩極向赤道流動，副熱帶高壓地區的水汽便隨即運往赤道低壓區。因此赤道地區常形成對流降水，降水充沛。
研究動態
哈德雷環流變寬是近些年氣候變化領域的一個熱點研究方向，它從大氣環流的角度揭示了區域氣候對全球變暖的回響，尤其是副熱帶乾旱區向中緯度擴展所帶來的中緯度地區降水減少對人類環境和生態的影響是關注的重點。第5次氣候評估報告（IPCC-AR5）在多個章節對哈德雷環流變寬及其氣候效應進行了評估。
中國北京大學物理學院大氣與海洋科學系胡永雲教授與其博士生陶利軍和合作者劉驥平教授於2013年發表在《Advances in Atmospheric Sciences》(大氣科學進展)的論文獲該期刊評選的2015年度最受關注論文獎（Esteemed Paper Prize），在該論文中，胡永雲教授等通過對CMIP5大量模擬結果的分析，發現人類活動產生的強迫能夠重現觀測的哈德雷環流變寬趨勢，在各種外強迫中，溫室氣體增加和平流層臭氧損耗對哈德雷環流變寬起著重要的作用；在21世紀，溫室氣體增加的程度愈大，哈德雷環流變寬的幅度愈大。
