Polaarne keeris

Polaartorustiku ja selle kokkuvarisemise mõistmine

Polaartorustik ei ole mitte üks staatiline nähtus, vaid dünaamiline ja keerukas õhuringluse süsteem, mis suhtleb nii stratosfääri kui ka troposfääriga. See mõjutab polaarvoo tugevust ja kulgemist, mis omakorda mõjutab ilmastikuolusid keskmiste laiuskraadide piirkondades. 

Selle käitumine muutub vastavalt aastaajale: talvel, kui temperatuurikontrast pooluste ja madalamate laiuskraadide vahel on suurim, on see kõige tugevam, suvel aga nõrgem. Samuti mängib keeris võtmerolli väga külma õhu hoidmisel pooluste lähedal, samas kui selle kõikumised võivad põhjustada külma õhu puhanguid, kui see nõrgeneb või nihkub.

Tavaolukorras hoiab tugev polaartorustik arktilist või antarktilist õhku suures osas poolustel. Troposfääris madalamal voolav polaarvoog toimib polaar- ja keskmiste laiuskraadide õhu vahelise barjäärina. Tugev keeris stabiliseerib joatoru, mille tulemuseks on leebemad talveolud suures osas põhjapoolkeral.

Kui keeris nõrgeneb, muutub joatoru nõrgemaks ja moodustab suuri süvendeid, mis ulatuvad kaugele lõunasse. Need kõrvalekalded võimaldavad külma polaarõhu liikumist keskmiste laiuskraadide piirkondadesse, tekitades äärmuslikke külmakraade, suuri lumesadusid ja pikaajalisi talveolusid.

Nõrgenenud keerise lisamõjud on järgmised:

• Muutunud tormijäljed: Suurendab lumetormide või jääsündmuste esinemissagedust mõnes piirkonnas.
• Püsivad temperatuurimuutused: Võib kesta nädalaid, mõjutades põllumajandust, energiavajadust ja transporti.
• Koostoimed teiste atmosfäärinähtustega: blokeerivad kõrgrõhkkonnad ja muud mustrid võivad võimendada äärmuslikke ilmastikunähtusi.

Mis juhtub, kui polaartorustik kokku kukub?

Kokkuvarisemine, mis on sageli seotud äkilise stratosfääri soojenemisega (SSW), ei tähenda, et keeris kaob. Selle asemel häirub, nõrgeneb või nihkub see, tekitades kaskaadseid mõjusid joatorule ja pinnalähedasele ilmastikule.

Peamised tulemused on järgmised:

• Tuule nõrgenemine või pöördumine: Stratosfääri läänepoolsed tuuled aeglustuvad või nihkuvad idapoolseks, vähendades polaarõhu piiramist keerises.
• Vortexi nihkumine või jagunemine: Keeris võib eemalduda poolusest või killustuda väiksemateks, nõrgemateks tsirkulatsioonikeskusteks.
• Reaktiivvoolu häirimine: Nõrgem joa võimaldab arktilisel õhul tungida keskmistesse laiuskraadidesse, mis suurendab äärmusliku talvise ilma ohtu.
• Pinnalähedased mõjud: Külmahood, lumetormid ja pikaajalised jäised tingimused võivad mõjutada suuri piirkondi nädalaid või kuid, tekitades mõnikord energia- ja infrastruktuuriprobleeme.

Stratosfääri äkilise soojenemise mehhanism

Äkiline stratosfääri soojenemine on polaartorustiku kokkuvarisemise peamine mehhanism. See toimub siis, kui planeetidevahelised atmosfäärilained levivad madalamast atmosfäärist ülespoole stratosfääri. Need lained tekivad sageli suurte geograafiliste objektide, näiteks Kaljumägede, Himaalaja või tugevate ilmasüsteemide tõttu.

Kui need lained tõusevad, murduvad nad sarnaselt ookeanilainetega rannas, vabastades märkimisväärset energiat ja hoogu stratosfääri. See energiasüsti häirib keerist, mis põhjustab selle tuulte nõrgenemist ja temperatuuri järsku tõusu.

See protsess seletab, miks SSW-sündmused ja polaartorustiku kokkuvarisemine on palju sagedasemad põhjapoolkeral, kus erinevad maismaamassid ja mäestikud tekitavad tugevaid atmosfäärilained, võrreldes lõunapoolkeral, kus ookeaniga ümbritsetud Antarktika pakub palju vähem häireid.

Kui sageli polaartiirud kokku kukuvad?

Sagedus varieerub poolkeraliselt geograafia ja atmosfääritingimuste tõttu:

• Põhjapoolkeral: Kokkupõrked toimuvad umbes kord igal teisel talvel, kui mäed ja mandrid tekitavad atmosfäärilained, mis häirivad stratosfääri.

• Lõunapoolkeral: Kokkuvarisemine on haruldane. Antarktika keeris on ebatavaliselt stabiilne tänu mandri isoleeritusele ja ümbritsevale ookeanile, mis vähendab häireid.

Oluline on eristada stratosfääri häireid ja külma õhu puhanguid maapinnal, sest mitte kõik pinnal toimuvad külmad sündmused ei ole põhjustatud täielikust keerise kokkuvarisemisest.

Kui kaua kestab polaartormi kokkuvarisemine?

Kuigi polaartorustik eksisteerib aastaringselt, tekib stratosfääris mitu päeva kestev kokkuvarisemine. Selle mõju pinnal võib aga püsida palju kauem.

Tüüpilised mustrid on järgmised:

• Stratosfääri soojenemine toimub mõne päeva jooksul, mis häirib keerist.
• Düüsivoolu muutused ja arktilise õhu liikumine keskmistesse laiuskraadidesse võib jätkuda veel nädalaid.
• Mitme nädala pikkused külmaperioodid või korduvad külmavoolud võivad tekkida sõltuvalt sellest, kuidas nihkunud keeris suhtleb teiste atmosfäärisüsteemidega.

Märkimisväärne näide on 2019. aasta jaanuari äärmuslik külm, mis tõi Ameerika Ühendriikide kesk- ja idaosas ohtlikult madalad temperatuurid. See sündmus oli otseselt seotud polaartormi häiretega ning põhjustas ulatuslikke ühiskondlikke ja infrastruktuuriprobleeme, sealhulgas energiapuudust ja transpordiohte.

Polaartormi kokkuvarisemise tunnused ja mõju

Meteoroloogid jälgivad mitmeid põhinäitajaid, et prognoosida kokkuvarisemist:

• Kiire stratosfääri soojenemine: Temperatuur võib päevade jooksul tõusta kuni 50 °C võrra, mis annab märku märkimisväärsest energiasüstist.
• Tuule pöördumine: Tavaliselt läänepoolsed stratosfääri tuuled aeglustuvad või nihkuvad idapoolseks, nõrgendades polaarõhu piiramist.
• Vortexi nihkumine või jagunemine: Prognoosimudelid võivad näidata, et keeris liigub poldist välja või killustub.
• Jettvoolu anomaaliad: Varajased kõrvalekalded joa voos näitavad, et arktiline õhk võib varsti liikuda lõunasse.

Need märgid ilmnevad tavaliselt üks kuni kaks nädalat enne pinnaletungi, mis võimaldab meteoroloogidel anda eelhoiatusi ja prognoose.

Polaartormide laiema mõju mõistmine

Polaartorvik on püsiv atmosfääriline nähtus, kuid selle stabiilsus mõjutab oluliselt talvist ilma. Tugev keeris piirab külma õhku pooluste lähedal, samas kui nõrgenenud või kokkuvarisev keeris võimaldab arktilisel õhul tungida keskmistesse laiuskraadidesse, tekitades äärmuslikku külma, lund ja jääd.

• Kokkupõrkeid esineb põhjapoolkeral suhteliselt sageli, kuid lõunapoolkeral harva.
• Peamiseks vallandajaks on äkiline stratosfääri soojenemine, mida iseloomustab kiire stratosfääri soojenemine ja tuule pöördumine.
• Kui stratosfääris toimuvad häired kiiresti, siis maapinnal võib mõju kesta nädalaid või kuid.

Polaartorustiku, selle kokkuvarisemise ja selle näitajate mõistmine aitab selgitada, miks talved võivad järsult muutuda leebelt karmiks ja miks mõnes piirkonnas valitseb pikaajaline külm, samal ajal kui teised jäävad suhteliselt puutumata.