在美国许多地区,白天酷暑难耐,夜晚却滴水成冰,这并不罕见。但没有哪个地方经历过比蒙大拿州洛马(Loma)更剧烈的24小时温度变化。1972年1月14日至15日,气温在创纪录的103华氏度(约57摄氏度)的巨大波动中,从零下54华氏度(约零下48摄氏度)飙升至49华氏度(约9摄氏度)。事实上,洛马及其最近的邻近城市大瀑布(Great Falls)在那个月的表现,就是各地可能发生的突然温度骤升骤降的一个缩影。原因:空气的剧烈交锋。
1. 压力之下
1月11日,一股北极寒流如期而至,席卷了大瀑布。来自两极的高压气流往往会带来晴朗的天空,而缺乏保温作用的云层会使夜间温度进一步下降。地面积雪会阻止热量散失到地底,使空气长时间保持严寒。
2. 摇摆时刻
一股来自落基山脉的奇努克风(Chinook wind)导致了洛马创纪录的温度飞跃。当温暖湿润的空气顺着山坡滚落时,大气压力增大,空气温度升高,这也是为什么这种风有时被称为“食雪风”;山麓附近的城镇可以在几分钟或几小时内从冰点变成温暖如春。
3. 前线
冷空气团可以迅速取代暖空气团,正如蒙大拿居民在18日所见证的那样。随着锋面移动,密度较大的冷空气墙紧贴地面,迫使暖空气上升,如果含有足够的水分,甚至会下起雨来。这些空气团由于其巨大的规模,可以带来持久的温度变化;它们可以延伸数千平方英里。
4. 轮班工作
在两个空气团交汇的边界处,两侧的温度可能相差两位数。如果压力差异导致边界左右摇摆,下方的城镇就会在冷暖之间快速地来回摆动,就像大瀑布在1月22日大约七小时内的经历一样。这场温度拉锯战可能持续数天。
本文最初发表于《大众科学》2017年7月/8月极端天气特刊。