南北极对流层，冬夏均为气旋式环流，称为极涡。在北半球，由于大陆分布不均匀，极涡经常不在北极中心，而偏于北美大陆或欧亚大陆，引起这些地区偏冷。南极则由于中心是大陆，周围是海洋，海陆分布比较均匀，所以极涡几乎无偏心现象，中心位置比较稳定。南北极的平流层内，冬季为极涡，但夏季则为一巨大的反气旋所控制。冬季在极涡外围的极夜线附近，平流层内存在一支强大的急流，称为“极夜急流”。两极自冬到夏的环流变化比较剧烈。每年冬末，极区平流层有数次突然增温，随之极涡和极夜急流崩溃，在一个较短时间内，反气旋环流控制极区，并逐渐向中、低纬度地区扩展，到5月已控制整个半球，相对而言，北极的“爆发性增温”比南极地区要剧烈得多。
影响中国的冷空气最终都可追溯到北冰洋及附近地区，这里冬季极夜期间强烈辐射冷却形成了大规模极地寒冷的空气团, 它在地面图上是很浅薄的冷高压, 由于海陆热力的差异, 这个浅薄的高压与西伯利亚和加拿大的冷高压共同构成了一个大的系统,此高压到了700 hPa高度上已经为低压所取代, 而在500 hPa 层面上则成为一个绕极区的气旋式涡旋, 称为极涡(狭义的极涡)，故人们常把极涡作为大规模极地冷空气的象征。
（1）活动范围
在北半球, 受下垫面不均匀性的影响, 极涡中心经常不在北极点, 而偏向北美或欧亚大陆, 使得这些地区偏冷, 其出现频率最高、最集中的区域是以极地为中心, 但偏向亚洲北部新地岛以东的喀拉海、太梅尔半岛和中西伯利亚伸展, 另一端伸向加拿大东部。西半球的频数比东半球的多。
（2）维持时间
极涡活动平均维持天数超过5天，以北美—大西洋和亚洲区活动最频繁且稳定，尤其在亚洲地区更为稳定，最长的活动过程达35天。
极涡的移动路径主要有以下三种类型：
（1）经向性活动：极涡中心由一个半球经极地移动到另一个半球。其中，由西半球经极地向西伯利亚移动的极涡主要集中在前冬，而向相反方向移动则大多发生在后冬。
（2）纬向性移动：大多发生在欧亚大陆的高纬度地区，西半球也有但移到格陵兰高原附近立即终止。
（3）转游性运动：主要在极区的亚洲部分和喀拉海—新地岛一带，转游的方向大部分是向西的，过一段时间（一般在两周以上）活动后，又转回原来的出现地附近。
根据极涡中心的分布特点, 按100 hPa的环流分为以下四种类型：
（1）绕极型：北半球只有一个极涡中心，位于80°N以北的极点附近的环流。
（2）偏心型：在北半球只有一个极涡，但中心位于80°N以南，整个半球呈不对称的单波型，有位于西伯利亚东部到阿拉斯加暖脊，欧亚大陆高纬度为一个椭圆型冷涡。
（3）偶极型：极涡分裂为两个中心，中心分别位于亚洲北部和加拿大，整个北半球高纬度环流呈典型双绕极。
（4）多极型：北半球有3个或3个以上极涡中心，整个北半球形成三波绕极分布，波槽的位置与冬季平均大槽的位置接近。
这四种极涡型在冬半年各月分布的频率并不相同，绕极型在10月份占绝对优势，频率占50%，11—12月偶极型频率占40%~50%，到1—2月偶极型频率接近60%，其平均持续时间也较长，可达11.8天。
5. 对中国寒潮的指导意义
亚洲高纬度上空稳定维持一个强大的极涡中心时，对中国的寒潮天气过程有很好的指示意义。中国气象科学研究院普查了1962—1971年的历史天气图，发现所有中等以上强度的大范围持续低温都是出现在北半球对流层中、上部，极涡发生一次断裂分成两个中心，即形成偶极型环流。亚洲一侧的极涡中心南压到西伯利亚北部，冷空气从西伯利亚源源南下，造成我国大范围持续低温。如果欧亚大陆极涡中心强度相当接近，我国的持续低温是中等偏强；若亚洲极涡中心是较弱者或是极涡分裂为三个中心，则持续低温偏弱。