I början av februari 2021, en stor snöstorm drabbade nordöstra USA, med vissa områden som får väl över två meter snö. Bara några veckor tidigare upplevde Spanien en historisk och dödlig snöstorm och farligt låga temperaturer. Norra Sibirien är inte främmande för kyla, men i mitten av januari 2021 några sibiriska städer rapporterade temperaturer under minus 70 F (minus 56 C). Medierubriker antyder det polarhvirveln har anlänt, som om det vore någon form av istornado som förorsakar vinterkatastrof överallt där den slår.
As atmosfärs vetenskapsmän, vi kryper när termen polar vortex används för att löst hänvisa till explosioner av kallt väder. Den riktiga polär vortex kan inte lägga snö i din bakgård, men förändringar i polarhvirveln kan ladda tärningarna för vintervädret - och i år rullade tärningarna Yahtzee.
En svag polar vortex i början av 2021 skapade en kurvig jetström som förde kalla och vinterstormar till nordöstra USA AP Foto / John Minchillo
Vinternas vindar
Polarvirveln är en enorm, tredimensionell ring av vindar som omger nord- och sydpolen under varje halvklotets vinter. Dessa vindar ligger cirka 10 till 30 kilometer ovanför jordens yta, i atmosfärskiktet som kallas stratosfär. De blåser från väst till öst med långvariga hastigheter som lätt överstiger 100 km / h. I mörkret av vinternatt, temperaturer inom den polära virveln kan lätt bli lägre än minus 110 F (minus 79 C).
Lyckligtvis för alla visas inte den stratosfäriska polarvirveln utanför din ytterdörr. Polarvirveln påverkar vintervädret, men det är mer som en domino - när den slås om kan den starta en kedja av händelser som senare resulterar i vildt väder.
Styrkan hos den polära virveln kan variera kraftigt under vintern, och dessa variationer kan leda till förändringar i styrkan och positionen för jetström, den snabbt flödande luftfloden i troposfären under den polära virveln. När jetströmmen ändras påverkar den vädersystemens rörelse, vilket gör att olika delar av världen ser mycket varmare eller kallare eller mycket våtare eller torrare förhållanden.
Störningen av den polära virveln under början av 2021 var dramatisk. Zachary Lawerence / CIRES / NOAA.
Dominoeffekten
Eftersom jordens atmosfär är ett gigantiskt luftskal som rör sig som en vätska, är den polära virveln sammankopplad med vädret som rör sig runt jorden i lägre höjder. Normala variationer i strålströmmen och vädret kan störa virvelns struktur i stratosfären. Precis som ett elastiskt band, återvänder vanligtvis tillbaka till sin normala form och storlek och bibehåller dess starka vindar och låga temperaturer.
Mellan december (vänster) och januari (höger) rörde sig den polära virveln helt från nordpolen och förlorade mycket av sin strukturella integritet. Zachary Lawrence / CIRES / NOAA
Men ibland kan dessa väder- och strålströmsvariationer slå den polära virveln ur balans, vilket orsakar betydande vippningar i form, läge, temperaturer och vindar. När detta händer börjar den polära virvelns strukturella integritet bryta ner. Om detta händer tillräckligt ofta under en tidsperiod kan allt bli haywire med polar vortex när vindarna bryts ner och vortexen värms upp.
När den polära virveln deformeras mellan december och januari blev jetströmmen mycket mer och förde kalla stormar längre söderut. Zachary Lawrence / CIRES / NOAA
Det är precis vad som har utvecklats i år: Den 5 januari kastades polarhvirvelen helt ur krasch av en händelse som kallas en plötslig stratosfärisk uppvärmning. Plötslig stratosfärisk uppvärmning är det tekniska namnet på dessa våldsamma störningar som kraftigt snedvrider och försvagar virveln, slår den av polen eller till och med sliter den. När detta händer, stiger temperaturerna i den normalt kalla polära stratosfären explosivt med så mycket som 90 F (50 ° C) under några dagar - därav namnet på dessa händelser.
Vid denna tidpunkt har dominoen tippat: Så småningom känner jetstrålen effekterna av den försvagade polära virveln ovan, och den kan börja vika. När jetströmmen blir vågig kan den doppa längre söderut och medföra kall luft och vinterstormar.
Händelsen i januari 2021 drev den polära virveln från sin normala position över nordpolen hela vägen till Europa och Sibirien och tog nästan bort den flera gånger under processen. Det kan ta veckor eller månader för den polära virveln att återhämta sig från något liknande detta. Medan virveln sätter ihop sig igen, kan den böljande, kurviga strålströmmen föra isig arktisk luft och vinterstormar till USA och Europa samtidigt som det låter ovanligt varmt väder komma långt norrut.
En stark polar virvel betyder varmare, inte kallare väder
Under vissa vintrar påverkar vädersystem knappt den polära virveln alls, vilket gör att virveln kan växa kallare med snabbare vindar. Detta kan ha motsatt effekt på jetströmmen, vilket gör att den håller kall arktisk luft från polarområdena låst norrut. Detta är vad som hände under norra halvklotet vintern 2020, då polar vortex var utomordentligt stark och många regioner upplevt en utomordentligt varm och mild vinter.
Att kalla någon explosion av kall luft en polar vortex är fel. Polarvirvelns beteende förklarar inte bara kallare väder - det kan också förskåda mycket varmare väder. För det mesta har polarhvirveln liten påverkan på vinterväder eftersom den flyter som normalt, mil över ytan. Men att prognostisera och övervaka enorma störningar i den polära virveln gör det möjligt för oss att förutse kedjan av händelser som kan lämna fötter av snö och kallt väder precis utanför dörren.
Om författaren
Zachary Lawrence, forskare, University of Colorado Boulder och Amy Butler, forskare inom kemi och klimatprocesser, National Oceanic and Atmospheric Administration
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
relaterade böcker
Stormor av mina barnbarn: Sanningen om den kommande klimatkatastrofen och vår sista chans att rädda mänskligheten
av James Hansen
Dr James Hansen, världens ledande klimatolog, visar att exakt i motsats till det intryck som allmänheten har fått, har klimatforskningen blivit ännu tydligare och skarpare sedan inbunden släpptes. I Stormar av mina barnbarn, Hansen talar för första gången med den fullständiga sanningen om global uppvärmning: Planeten är hurtling ännu snabbare än tidigare erkänd till en klimatisk punkt utan återvändo. När han förklarar vetenskapen om klimatförändringarna, målar Hansen en förödande men alltför realistisk bild av vad som händer i våra barns och barnbarns liv om vi följer kursen vi är på. Men han är också en optimist som visar att det fortfarande finns tid att ta den akuta, starka åtgärden som behövs - bara knappt. Finns på Amazon
Extreme Weather and Climate
av C. Donald Ahrens, Perry J. Samson
Extreme Weather & Climate är en unik läsbokslösning för den snabbväxande marknaden för naturvetenskapliga kurser som inte är majors fokuserade på extrema väder. Med stark grundläggande täckning av vetenskapen om meteorologi introducerar Extreme Weather & Climate orsakerna och effekterna av extrema väderhändelser och förhållanden. Studenter lär sig vetenskapen om meteorologi i samband med viktiga och ofta bekanta väderhändelser som orkanen Katrina och de kommer att undersöka hur prognosförändringar i klimatet kan påverka frekvensen och / eller intensiteten i framtida extrema väderhändelser. Ett spännande utbud av foton och illustrationer ger vädret intensitet och dess ibland förödande inverkan i varje kapitel. Den här boken är skriven av ett respekterat och unikt författarteam och blandar täckning som finns i Don Ahrens marknadsledande texter med insikter och tekniskt stöd som bidragit av medförfattare Perry Samson. Professor Samson har utvecklat en Extreme Weather-kurs vid University of Michigan som är den snabbast växande naturvetenskapskursen vid universitetet. Finns på Amazon
Översvämningar i ett förändrat klimat: Extrem nederbörd
av Ramesh SV Teegavarapu
Mätning, analys och modellering av extrema nederbördshändelser i samband med översvämningar är avgörande för att förstå förändrade klimatpåverkan och variationer. Denna bok ger metoder för bedömning av trenderna i dessa händelser och deras effekter. Det ger också en grund för att utveckla rutiner och riktlinjer för klimatadaptiv hydrologisk teknik. Akademiska forskare inom hydrologi, klimatförändringar, meteorologi, miljöpolicy och riskbedömning samt yrkesverksamma och politiska beslutsfattare som arbetar med riskreducering, vattenresursersteknik och klimatförändring kommer att finna detta en ovärderlig resurs. Finns på Amazon
Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.
