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福衛7號升空 成大觀測到超罕見的南極平流層暖變

極罕見之南極平流層暖變示意圖。圖/成大提供
極罕見之南極平流層暖變示意圖。圖/成大提供

2016年台灣遭逢霸王級寒流,連平地都下雪,特殊的氣候現象主要是北極發生平流層暖變,冷空氣往低緯度地區衝造成,而台灣發射福衛7號後,成大近期藉由衛星觀察到罕見的南極平流層暖變,並發現對電離層有強烈的擾動,影響到高科技產品,例如汽車導航、自動駕駛、航空導航等的準確性。

這項研究是由成大地球科學研究所教授林建宏指導博士生林佳廷完成,成果已發表在美國地球物理學會之頂尖期刊Geophysical Research Letter (GRL)。

研究團隊指出,平流層暖變(Sudden Stratospheric Warming, SSW)是一種常發生於冬天北半球極區上空平流層之行星尺度的極端天氣現象,使極區平流層溫度於短短數十天之內上升20-50°C不等,除了平流層本身溫度改變外,在平流層暖變事件發生後數周,往往能夠向下影響至地面天氣,造成負北極震盪,引發中低緯度地區異常的暴風雪與寒冬,也是台灣2016年平地下雪的原因。

這種現象多數在北極發生,但2019年9月特別罕見地在南極發生,這是氣象觀測史上50年來的第三次在南極發現平流層暖變。除了極為罕見以外,成大也觀測到增溫幅度與速度打破歷史紀錄,短短一周內南極極區平流層溫度上升超過50°C,除了造成南極臭氧洞變小之外,也罕見地對低緯度地區的太空環境造成影響。

團隊指出,平流層暖變也會造成高空電離層的擾動,團隊觀察到這次造成電離層在兩個時段產生最大的擾動,分別是中午12時及下午5時,與過去研究認知的下午3時擾動最劇烈,有很大的不同,也就是在2019年9月的中午12時,在台灣使用GPS導航,本來誤差沒有那麼大,結果因為此平流層暖變事件,造成更大的誤差、超過預期的誤差,影響到大家的生活。

團隊指出,雖然國外研究學者也利用歐洲太空總署衛星,觀測到此異常震盪,並指出此震盪的來源來自於南極平流層,但由於歐洲衛星觀測地區與時間受軌道限制,某些地方時間觀測到的震盪很強,某些地方時間則沒有觀測到震盪,所以無法觀測到此異常震盪的全貌。然而福衛七號的優勢是能夠觀測全球電離層,讓成大研究團隊得以一窺此一震盪的全貌。

近年來歐美地區的冬天頻頻大量異常降雪,極區溫度異常高溫,就是平流層暖變讓原本平流層極區渦漩減弱,間接使得中高緯度對流層中噴射氣流減弱,導致極區冷空氣的冰箱門鎖不住,往外宣洩到中低緯度,而中低緯度的暖空氣入侵極區,使得海冰面積無法在冬天順利成長,這也是氣候學家擔憂的議題。福衛7號觀測提升了太空環境監測,未來將可更準確得知近地面天氣對於導航、通訊的影響。

成大地科所博士生林佳廷(右)與教授林建宏。圖/成大提供
成大地科所博士生林佳廷(右)與教授林建宏。圖/成大提供
成大地科所博士生林佳廷。圖/成大提供
成大地科所博士生林佳廷。圖/成大提供

南極 成大 太空 福衛七號

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