Az elmúlt évek nagy hidegleszakadásai nyomán nagy figyelmet kapott a polar vortex fogalma. De mit is jelent ez a fogalom, és miért hozhat extrém hideget, ha meggyengül? A cikk elején nagyon közérthető formában igyekszem bemutatni mi az a polar vortex, majd utána elmélyedünk a részletekben! Végül bemutatom hogyan hat az éghajlatváltozás erre a jelenségre, és néhány nagy polár vortex eseményt is felelevenítek.
Mi az a polar vortex – nagyon röviden?
A Polar Vortex, magyarul annyit jelent, hogy poláris örvény. Nagyon egyszerűen fogalmazva a sarkvidéken a légkör magasabban részein lévő hatalmas forgó örvényről van szó. A talajközelben ugyanakkor alacsony légnyomású és nagyon hideg levegő található.
A poláris örvény déli peremén egy futóáramlás halad végig, ez gátolja meg hogy a hideg sarkvidéki levegő elérje a délebbi területeket és a téli időszakban is enyhe időjárást biztosít Európának és Amerikának.
Ha a poláris ciklon meggyengül akár részekre is szakadhat és ilyenkor a hideg levegő utat talál magának délre, ami un. hidegöblítéseket eredményez és extrém hideg, gyakran havas periódusokat hoz Európa vagy Amerika sűrűn lakott területein.
Most, hogy már van fogalmunk arról, hogy mi is a poláris örvény, ideje, hogy sokkal alaposabban körüljárjuk a jelenséget!
A polar vortex
Kezdjük a légkör rétegződésével!
Ahhoz, hogy megértsük a polár vortex kialakulását, és működését, szükségünk van egy kis alapismeretre a légkörrel kapcsolatban.
A légkör talajfelszínhez legközelebb eső része az un. troposzféra. Ez nagyjából 8-10 km magas a sarkvidéken, míg a trópusi övben akár 16 km-ig is felnyúlhat. Itt zajlanak az időjárási jelenségek, itt találhatóak a felhők, és ez van leginkább kitéve a földfelszín hatásának is.
E felett a réteg felett található a sztratoszféra. Leginkább arról ismert, hogy ebben a rétegben helyezkedik el a nap UV sugárzása ellen védő ózonréteg. Míg a troposzférában a magassággal felfelé haladva csökken a hőmérséklet a sztratoszférában felfelé emelkedve növekszik a hőmérséklet.
A sztratoszféra nagyjából 30 km vastagságú, a tetején a légkör nyomása már a földfelszíninek az ezredrésze, magyarán igen kicsi a légkör sűrűsége.
Ennyi alapismeret elég is, most pedig térjünk át a polar vortexre!
Közeleg a tél!
A nyár elmúltával, egyre kevesebb fényt kapnak a sarkvidéki területek, emiatt fokozatosan csökken a hőmérséklet és egyre több hideg levegő gyűlik össze a sarkok felett. A tél közeledtével beköszönt a poláris éjszaka, amikor a nap már egyáltalán nem világítja meg ezeket a területeket és extrém hideg levegő halmozódik fel.
Ezzel egy időben a sarkvidéken elkezdődik a nyomás csökkenése is. A sarkokon egyre több a hideg levegő, miközben a déli területeken egyelőre marad a meleg. Ez az egyre erősödő hőmérsékletkülönbség és a Föld forgása együttesen alacsony légnyomást épít ki a magasban a sztratoszférában. Ez a légtömeg forgó mozgást is végez, és ezt a jelenséget nevezzük sztratoszférikus polar vortexnek.
Fontos látni, hogy először csak a nagy magasságban a sztratoszférában alakul ki ez az alacsony nyomású terület. A sztratoszférikus polar vortex óriási kiterjedésű, akár 10 ezer km átmérőjű is lehet, miközben a vastagsága igen csekély, nagyjából 30 km.
Jól látható az alacsony nyomású stratoszférikus polár vortex az északi sark környezetében
A sztratoszférikus polar vortexnek évi menete van. Ősszel kezd kialakulni, a téli időszakban éri el a maximumát, majd a tavasz érkezésével, ahogy ismét megjelenik a nap besugárzása és ezzel együtt melegedni kezd a felszín, a polar vortex gyengülni kezd, és nyárra meg is szűnik.
Újabb szereplő: a Poláris Jet
A fenti jelenség egy másik légköri képződményt is életre hív, ez pedig ne más, mint a Poláris Jet. A Poláris Jet egy futóáramlás, amely egyszerűen fogalmazva az egész Földet körbefutó, a sztratoszférában található nagyon erős széláramlatnak tekinthető. Fontos tehát, hogy a poláris jet 20-50 km-rel a talajfelszín felett található.
A poláris jet a NASA ábráján Amerika felett
Az északi félgömbön a poláris jet a téli időszakban nyugati irányú, és a szél sebessége elérheti a 300 km/órát is, de a 100-200 km/órás szél teljesen normálisnak számít.
A poláris jet ereje, és benne a szélsebesség jelzi számunkra, hogy mennyire erős a polar vortex. Hasonlóan a ciklonokhoz, vagy hurrikánokhoz, minél erősebb a hurrikán, annál nagyobbak a szélsebességek. Itt is hasonló a helyzet. Minél erősebb a polar vortex, annál erősebb szelek fújnak a poláris jetben is. A poláris jet ugyanakkor segít a hideg levegő északon tartásában is.
De lassan ideje rátérnünk arra, hogy mindez, hogy befolyásolja a mi időjárásunkat!
Jöjjön a troposzférikus poláris vortex!
Ha a sztratoszférikus polar vortex megerősödik, akkor elkezd hatni a troposzférára is. Ennek a hatásnak a lényege, hogy a troposzférában is egyre inkább alacsony légnyomás jön létre a sarkok közelében, miközben ettől délre magas légnyomás lesz a meghatározó.
A sztratoszférikus polar vortex hatására a troposzférában is kialakul a poláris örvény. A két rendszer folyamatosan visszahat egymásra, bonyolult légköri rendszert hozva létre.
Ha polar vortex kellően erős, az mintegy bezárja a hideg levegőt a sarkvidékre, hiszen az alacsony nyomás miatt a hideg levegő a sarkok felé áramlik, nem pedig a déli területek felé.
Mindez a talajközelében Európa és Amerika sűrűn lakott területein zonális áramlást eredményez, azaz az áramlás irány nyugatias lesz, ami enyhe légtömegeket szállít a szárazföldre. A tél enyhe lesz.
A két poláris örvény azonban nem teljesen azonos. A nagy magasságban futó sztratoszférikus polar vortex közel tökéletes kör alakot formál. A troposzféra örvénye azonban folyamatosan érintkezik a talajfelszínnel, a magasabb hegyekkel és a troposzféra ciklonjaival.
Ennek hatására a troposzférikus poláris örvény hullámzani kezd. ezeket a hullámokat nevezzük Rossby-hullámoknak. Általában 3-5 hullám alakul ki a Föld körül. És ennek drámai hatása lehet az időjárásra.
A polar vortex a sztratoszférában közel kör alakú (jobb oldal), majd a magasság csökkenésével a troposzférában egyre hullámosabb jelleget ölt (bal oldal). Forrás
Gyors sztratoszférikus melegedés és a polar vortex szétesése
Néha ezek a Rossby hullámok annyira erőssé válnak, hogy kihatnak a felettük lévő sztratoszférára is. Ez pedig nyomásemelkedéssel és hőmérsékletemelkedéssel jár együtt.
Ha ez a hatás elég erős, akkor egy különleges esemény játszódik le amit Gyors Sztratoszférikus Felmelegedésnek nevezünk.
A név pontosan leírja a jelenséget, nagyon gyors felmelegedés a sztratoszférában. A hőmérséklet pár napon belül akár 30-40 C fokot is emelkedhet és megközelítheti a sztratoszféra nyári csúcshőmérsékletét. Ez pedig azt eredményezheti, hogy meggyengül, vagy akár részekre is szakadhat a poláris örvény (hivatalosan ez akkor következik be, amikor a szélirány nyugatiról keletibe fordul).
Jól látható a hőmérséklet hirtelen megugrás a sztratoszférában (piros vonal)
Ilyenkor az egy nagy örvény helyett két, vagy esetleg három hidegmag alakul ki, leggyakrabban Kanadában a Baffin-szigetek és Szibéria felett.
A polár vortex szétesése, a sarkokon melegebb van, míg a hidegmagok több területen leszakadnak a déli területekre
Hidegöblítés
Mindez kihat a troposzférára is. A légnyomás emelkedni kezd a talajközelben is, és a szél iránya megváltozik. Már nem a sarkok felé fúj, hanem délies irányt vesz és ezzel megkezdődik az összegyűlt hideg sarki levegő délnek áramlása.
Ekkor történik meg a hidegöblítés, azaz amikor a hideg légtömegek elárasztják a mérsékelt övet, nagy hideget és havazást hozva Európa és Amerika lakott területire.
Két hidegmag tart Európa és Amerika déli területei felé, míg a sarkvidéken szokatlanul magas a hőmérséklet.
Milyen hatása van mindennek az időjárásra?
Fontos látni, hogy a gyors sztratoszférikus felmelegedés és a polár vortex összeomlása nem eredményez mindig azonnali időjárás változást, az nagyban függ a troposzféra pillanatnyi helyzetétől.
Van, hogy a gyors sztratoszférikus felmelegedés néhány nap, máskor néhány hét után fejti ki hatását. Van hogy a hatása csak egy-egy földraji térségre fejti ki hatását:Amerikára, Európára, vagy kelet-Ázsiára, máskor az egész északi félgömbön átalakítja az időjárását, míg előfordul, hogy nincs erőteljes hatása egyáltalán.
A polar vortex összeomlása nem minden évben következik be, volt olyan évtized, amikor csak egy alkalommal következett be, de volt olyan is, hogy egy évtizedben hat alkalommal. Maga a fogalom is régóta ismert, már 1853-ban leírták, míg a gyors sztratoszférikus felmelegedés rádiószondák segítségével ismerték fel 1952-ben.
Nem új jelenségről van tehát szó, de az utóbbi években a média felkapta és nagy ismertségre tett szert. Ugyanakkor maga jelenség természetes, része a légköri folyamatoknak, mégha rendkívüli időjárási eseményt is eredményezhetnek.
Most a folytatásban néhány ilyen eseményről írunk, majd azt járjuk körbe milyen hatása lehet az éghajlatváltozásnak a polar vortex-re.
Hidegöblítés események és extrém hidegek
2019 telének extrém hidege Amerikában
Kezdjük is a legutóbbi eseménnyel. 2018 késő decemberében és kora januárjában egy gyors sztratoszférikus felmelegedésnek köszönhetően összeomlott a poláris örvény, és három részre szakadt. Az egyik ilyen örvény Kanada központi részére húzódott és alapjaiban határozta meg az USA időjárását.
Január 27-29. között egy nagy hóviharral jelentkezett az időjárás 30 cm körüli havat hozva az USA északi területeire. ezt követően érkezett meg a hideg levegő és egész februárban, sőt március első felében is rekordhidegeket mértek az Államokban. A hideg időszaknak csak március közepére lett vége, de ekkor a gyors felmelegedés áradásokat hozott.
Kanadában -48 C fokig hűlt a levegő, és az erőteljes szél miatta hőérzet több helyen -50 C fok alá süllyedt. Amerikában Kalifornia államban februárban -2 C fokot mértek, míg az északi államokban nem volt ritka a -30 -40 C fokos extrém hideg sem.
2013. március Európa
2013. március 15.-e alighanem mindenki emlékezetébe beleégett. Ekkor volt, amikor ezrek rekedtek az M1-es autópálya fogságába a hatalmas hófúvásban. Ennek hátterében is a polár vortex összeomlása áll. 2012 utolsó napjaiban és 2013 januárjában bekövetkezett a gyors sztratoszférikus felmelegedés és ennek nyomán a polár vortex összeomlása. ennek nyomán egész Európában a 2013 január-március különlegesen hidegnek bizonyult.
De a március hideg nem csak nálunk, hanem szerte Európában gondokat okozott. Belgiumban 1600 km hosszúságban torlódtak össze az autók a havazás és jeges utak miatt. Észak-Franciaországban 61 cm hó hullott.
Polar Vortex és éghajlatváltozás
Az utóbbi években komoly vita alakult ki, hogy vajon az éghajlatváltozás hogyan hat a poláris örvényre és általában a hidegleszakadásokra. Nagyjából a tudományos vélemény az, hogy nem látunk tisztán. Ez egy igen komplex rendszer és a hatások összetettek, így nem jelenthető ki egyértelműen, hogy az éghajlatváltozás miként hat erre a folyamatra.
Jennifer Francis, a Woods Hole Research Centre klímakutató központ vezető kutatója szerint, az éghajlatváltozás csökkenti a sarkvidéki tengeri jég kiterjedését. Mivel a tengervíz elnyeli a napsugárzást, szemben a tengeri jéggel, ami visszaveri, a légkör melegedését idézi elő a sarkok közelében. Ez pedig, a klímaváltozásnak a polar jetre gyakorolt egyéb hatásával együtt gyengítheti a polar vortexet és több hidegleszakadást eredményezhet.
Ugyanakkor a téma vitatott Tim Woolings az Oxfordi egyetem kutatója szerint egyelőre nem láthatóak jelei egyértelmű változásnak.
Ha a hidegöblítések gyakoribbá is válnak, az éghajlatváltozás hatására, az azonban nagy valószínűséggel kijelenthető, hogy a hidegek mértéke mérséklődni fog. A sarkok melegedése egyértelmű, és emiatt a hideg felhalmozódása is mérsékeltebb, így a hidegöblítések ereje is gyengébb lehet a jövőben. Persze ez még mindig extém hideget jelent.
Végül egy video a Polar Vortexről: