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目前,关于南极上空这种持续惯性重力波产生的原因有三种解释,一种解释认为,这种波实际上源自其下方大气层中较小的波动;另一种解释认为可能与极地涡旋有关;还有一种解释认为由海浪造成的南极罗斯冰架振动造成的。
有专家表示,更支持前两种解释,认为南极地区的大气环流有着自己的独特“个性”。受南半球的地理特征和大气驱动力影响,南极上空的大气运动以绕极环流为主,南北向运动较弱。冬季极夜期间,南极上空的绕极环流更加强盛,风速最大区在南极大陆边缘,可持续几个月。南极上空这一绕极环流被称为“南极极涡”,其高度范围从数公里直到50公里以上,是南极地区大气运动的主要特征,明显区别于地球其他地区。
南极极涡如同一堵无形的墙,围绕在南极上空,阻止南极内部的空气与外界空气交换,使南极上空的大气属性明显区别于外部。当南极大陆上空大气南北向运动时,穿过南极极涡边缘产生跳动,就使得空气气块离开浮力平衡位置,激发出大气惯性重力波。
值得一提的是,冬季的南极极涡非常深厚,从对流层中上层一直到整个平流层。在南极上空,所有穿过南极极涡边缘的大气运动均可激发惯性重力波,这些惯性重力波的能量逐渐上传,在平流层顶附近积累,形成较其他地区更强的惯性重力波,使其维持时间远远超过地球其他地区。
而关于第三种解释。该专家认为,相对于南极上空惯性重力波的振幅,罗斯冰架震动对大气的影响相当微弱,并且距离平流层上层非常遥远,这种影响基本可以忽略。因此,由海浪造成的南极罗斯冰架振动产生南极大气惯性重力波的说法从科学上讲有些牵强。(编辑/任伟)