Pludselig stratosfærisk opvarmning

Betydning i atmosfæren

Selv om SSW forekommer titusindvis af kilometer over overfladen i stratosfæren, kan dens virkninger forplante sig nedad i troposfæren og påvirke vejrmønstre over hele kontinenter.

Ved at svække eller forskyde polarhvirvlen kan SSW påvirke jetstrømmens styrke, position og slyngning og derved udløse længerevarende kuldeperioder, usædvanlige stormspor eller længerevarende perioder med milde forhold, afhængigt af forstyrrelsens karakter.

Studiet af SSW er afgørende for sæsonbestemte vejrudsigter, forståelsen af ekstreme vinterbegivenheder og fortolkningen af koblingen mellem stratosfærisk og troposfærisk dynamik.

Den polare hvirvel og baseline-forhold

Polarhvirvlen er en stor cyklonisk cirkulation af kold luft, der dannes over polerne om vinteren. I sin normale tilstand er den polare hvirvel stærk, cirkulær og begrænset til den polare stratosfære, hvilket effektivt fanger ekstremt kold luft over polerne og opretholder relativt stabilt vejr på de mellemste breddegrader.

Den er omgivet af en cirkumpolar jet, som adskiller den kolde polarluft fra varmere luft på lavere breddegrader. Styrken og stabiliteten af denne hvirvel danner den basislinje, som pludselige stratosfæriske opvarmningshændelser sker i forhold til.

Når hvirvlen forstyrres af SSW, kan den svækkes, splittes eller flytte sig væk fra polen, så kold polarluft kan nå lavere breddegrader og ændre de normale vejrmønstre.

Mekanisme for pludselig stratosfærisk opvarmning

SSW udløses typisk af den opadgående udbredelse af store atmosfæriske bølger, ofte Rossby-bølger, fra troposfæren til stratosfæren.

Når disse bølger når stratosfæren, kan de forstærke og forvrænge polarhvirvlen og overføre energi og momentum, som svækker de fremherskende vestenvinde.

I nogle tilfælde kan hvirvlen dele sig i to eller flere mindre hvirvler, eller den kan blive forskudt fra sin centrale polære position. Den pludselige opbremsning eller vending af hvirvelvindene får luften til at synke og komprimere, hvilket giver en hurtig temperaturstigning i stratosfæren.

Denne proces udfolder sig typisk i løbet af få dage, selv om virkningerne på overfladevejret kan vare i flere uger. Opvarmningens timing, størrelse og rumlige mønster afhænger af styrken af de indkommende planetariske bølger, polarhvirvelens eksisterende tilstand og samspillet med andre atmosfæriske elementer som jetstrømmen og troposfæriske tryksystemer.

Typer af pludselige stratosfæriske opvarmningshændelser

Meteorologer skelner mellem to primære typer af SSW-begivenheder:

• Forskydningshændelser: Den polare hvirvel skubbes væk fra polen, men forbliver stort set intakt, hvilket sender kold luft mod lavere breddegrader og potentielt ændrer jetstrømmens mønstre.
• Opdelte begivenheder: Hvirvlen splittes op i to eller flere mindre hvirvler, så kold polarluft kan sprede sig sydpå over flere regioner.

Split-begivenheder har en tendens til at give bredere og mere ekstreme påvirkninger af vejret på de mellemste breddegrader sammenlignet med forskydningsbegivenheder.

At forstå typen af SSW er afgørende for at kunne forudse de resulterende vejranomalier og deres rumlige fordeling.

Påvirkning af overfladevejret

Den nedadgående udbredelse af SSW-effekter kan ændre overfladevejret på den nordlige halvkugle betydeligt.

• Udbrud af kold luft: Når den polare hvirvel svækkes eller splittes, kan iskold polarluft bevæge sig ind i områder på de mellemste breddegrader og føre til strenge vinterforhold i Europa, Nordamerika og Asien.
• Forstyrrelse af jetstrømmen: Normalt vest-østlige(zonale) strømme kan skifte til et mere nord-sydligt(meridionalt) mønster, hvilket skaber dybe lavninger og højderygge, der ændrer stormenes og nedbørssystemernes baner.
• Langvarige anomalier: I modsætning til typiske synoptiske vejrbegivenheder kan de ændringer, der forårsages af SSW, vare i ugevis og påvirke flere vejrcyklusser, forlænge kuldeperioder og øge sandsynligheden for ekstreme nedbørshændelser.
• Samspil med andre klimamønstre: SSW kan interagere med fænomener som den nordatlantiske oscillation eller den arktiske oscillation og forstærke eller afbøde deres effekt på det regionale vejr.

Hyppighed og geografiske mønstre

Store pludselige opvarmninger af stratosfæren sker cirka hver anden vinter på den nordlige halvkugle, men mindre opvarmninger sker oftere.

Den relativt svagere og mindre stabile polarhvirvel på den nordlige halvkugle gør den mere modtagelig for forstyrrelser fra planetariske bølger, hvilket gør det muligt for SSW at forekomme med en vis regelmæssighed over Eurasien og Nordamerika.

I modsætning hertil oplever den sydlige halvkugle langt færre SSW-begivenheder, fordi den antarktiske polarhvirvel er stærkere, mere cirkulær og stort set isoleret fra stærk planetarisk bølgeaktivitet.

Når SSW forekommer på den sydlige halvkugle, har den tendens til at være mindre intens og har mindre indflydelse på vejret på overfladen, selvom den stadig giver værdifuld indsigt i den polare stratosfæres dynamik.

Betydning for prognoser og klimaforståelse

SSW-begivenheder er et vigtigt fokus for både klimaforskning og operationelle prognoser. Forudsigelse af udbruddet og typen af SSW kan forbedre vejrprognoser på længere sigt, især for ekstreme vintertemperaturer og stormmønstre.

De giver også indsigt i koblingen mellem stratosfæren og troposfæren, dynamikken i den polare hvirvel og de måder, hvorpå atmosfæriske bølger i stor skala påvirker den globale cirkulation.

Forståelsen af SSW bidrager til en bredere forståelse af, hvordan polare processer kan drive ekstremt vejr i regioner langt fra polerne.

Hvordan pludselig stratosfærisk opvarmning former vinterklimaet

Pludselig stratosfærisk opvarmning repræsenterer en hurtig forstyrrelse af den polare stratosfære, som har kaskadevirkninger på det globale vejr.

Ved at svække eller forskyde polarhvirvlen kan SSW-begivenheder ændre jetstrømsmønstre, omdirigere stormspor og skabe længere perioder med ekstrem kulde eller usædvanligt vejr.

Studiet af dem er afgørende for at forstå vinterens klimavariationer, forudsige alvorlige hændelser og undersøge det komplicerede samspil mellem stratosfæren og troposfæren.

I bund og grund fungerer SSW-begivenheder som en drivkraft i stor højde for vejrmønstre på overfladen, hvilket viser den dybe forbindelse mellem forskellige lag i Jordens atmosfære.