Polārais virpulis

Izpratne par polāro virpuli un tā sabrukumiem

Polārais virpulis nav vienota, statiska parādība, bet gan dinamiska un sarežģīta gaisa cirkulācijas sistēma, kas mijiedarbojas gan ar stratosfēru, gan troposfēru. Tas ietekmē polārās strūklas stiprumu un virzību, kas savukārt ietekmē laikapstākļus vidējo platumu reģionos. 

Tās uzvedība mainās atkarībā no gadalaikiem: ziemā, kad temperatūras kontrasts starp poliem un zemākajiem platuma grādiem ir vislielākais, tā ir visspēcīgākā, bet vasarā - vājāka. Virpulim ir arī svarīga loma ārkārtīgi auksta gaisa noturēšanā polu tuvumā, savukārt tā svārstības var izraisīt auksta gaisa uzplūdus, kad tas pavājinās vai pārvietojas.

Parastos apstākļos spēcīgs polārais virpulis notur arktisko vai antarktisko gaisu pārsvarā tikai pulkos. Polārā strūklas plūsma, kas plūst zemāk troposfērā, darbojas kā barjera starp polāro un vidējo platumu gaisu. Spēcīgs virpulis stabilizē strūklas plūsmu, kā rezultātā ziemas apstākļi lielā ziemeļu puslodes daļā ir maigāki.

Kad virpulis pavājinās, strūklas plūsma kļūst vājāka un veido lielus pazeminājumus, kas stiepjas tālu uz dienvidiem. Šādas novirzes ļauj aukstam polārajam gaisam ieplūst vidējo platumu reģionos, radot ārkārtīgi aukstus laikapstākļus, spēcīgu snigšanu un ilgstošus ziemas apstākļus.

Vājāka virpuļa papildu ietekme ir šāda:

• Izmainītas vētras trases: Dažos reģionos biežāk sastopamas sniega vētras vai apledojuma veidošanās.
• Pastāvīgas temperatūras izmaiņas: Tās var ilgt nedēļām, ietekmējot lauksaimniecību, enerģijas pieprasījumu un transportu.
• Mijiedarbība ar citām atmosfēras parādībām: bloķējoši pacēlumi un citi modeļi var pastiprināt ekstremālus laikapstākļus.

Kas notiek, ja sabrūk polārais virpulis?

Sabrukums, kas bieži vien ir saistīts ar pēkšņu stratosfēras sasilšanu (SSW), nenozīmē, ka virpulis izzūd. Tā vietā tas tiek izjaukts, novājināts vai izstumts, radot kaskādveida ietekmi uz strūklas plūsmu un laikapstākļiem pie zemes.

Galvenie rezultāti:

• Vēja pavājināšanās vai pavērsiens: Stratosfēras rietumu vēji palēninās vai pārvietojas austrumu virzienā, mazinot virpuļa spēju ierobežot polāro gaisu.
• Virpuļa pārvietošanās vai sadalīšanās: Virpulis var novirzīties no pola vai sadalīties mazākos, vājākos cirkulācijas centros.
• Reaktīvās plūsmas traucējumi: Vājāka strūklas plūsma ļauj arktiskajam gaisam ieplūst vidējos platuma grādos, tādējādi palielinot ekstremālu ziemas laikapstākļu risku.
• Ietekme uz virsmu: Aukstuma uzliesmojumi, sniega vētras un ilgstošs apledojums var ietekmēt lielus reģionus nedēļām vai mēnešiem ilgi, dažkārt izraisot enerģētikas un infrastruktūras problēmas.

Straujās stratosfēras sasilšanas mehānisms

Pēkšņa stratosfēras sasilšana ir galvenais mehānisms, kas izraisa polāro virpuļu sabrukumus. Tas notiek, kad planētas mēroga atmosfēras viļņi no zemākās atmosfēras izplatās augšup stratosfērā. Šos viļņus bieži rada lieli ģeogrāfiski objekti, piemēram, Skalanie kalni, Himalaji vai spēcīgas laikapstākļu sistēmas.

Kad šie viļņi paceļas, tie lūst, līdzīgi kā okeāna viļņi pludmalē, atbrīvojot ievērojamu enerģiju un impulsu stratosfērā. Šī enerģijas injekcija izjauc virpuli, izraisot tā vēju vājināšanos un strauju temperatūras paaugstināšanos.

Šis process izskaidro, kāpēc SSW notikumi un polārā virpuļa sabrukumi ir daudz biežāki Ziemeļu puslodē, kur dažādi sauszemes masīvi un kalnu grēdas rada spēcīgus atmosfēras viļņus, nekā Dienvidu puslodē, kur okeāna ieskautais Antarktikas kontinents rada daudz mazāk traucējumu.

Cik bieži sabrūk polārvējš?

Biežums dažādās puslodēs atšķiras ģeogrāfisko un atmosfēras apstākļu dēļ:

• Ziemeļu puslode: Katru otro ziemu notiek sabrukumi, jo kalni un kontinenti rada atmosfēras viļņus, kas traucē stratosfēru.

• Dienvidu puslode: Apgāšanās notiek reti. Antarktīdas virpulis ir neparasti stabils kontinenta izolētības un apkārtējā okeāna dēļ, kas līdz minimumam samazina traucējumus.

Ir svarīgi nošķirt stratosfēras traucējumus no auksta gaisa uzliesmojumiem pie zemes virsmas, jo ne visus aukstuma parādības pie zemes virsmas izraisa pilnīgs virpuļa sabrukums.

Cik ilgi ilgst polārā virpuļviesuļa sabrukums?

Lai gan polārais virpulis pastāv visu gadu, stratosfērā sabrukums veidojas vairāku dienu laikā. Tomēr virszemes ietekme var saglabāties daudz ilgāk.

Tipiski modeļi ir šādi:

• Stratosfēras sasilšana notiek dažu dienu laikā, izjaucot virpuli.
• Reaktīvās plūsmas izmaiņas un arktiskā gaisa pārvietošanās uz vidējām platuma grādiem var turpināties nedēļām ilgi.
• Atkarībā no tā, kā izspiestais virpulis mijiedarbojas ar citām atmosfēras sistēmām, var rasties vairāku nedēļu aukstuma periodi vai atkārtoti auksta gaisa uzplūdi.

Spilgts piemērs ir ārkārtējais aukstums 2019. gada janvārī, kad ASV centrālajā un austrumu daļā iestājās bīstami zemas temperatūras. Šis notikums bija tieši saistīts ar polārā virpuļviesuļa traucējumiem un izraisīja plašas sabiedrības un infrastruktūras problēmas, tostarp enerģijas trūkumu un transporta apdraudējumus.

Polārā virpuļviesuļa sabrukuma pazīmes un ietekme

Meteorologi uzrauga vairākus galvenos rādītājus, lai paredzētu sabrukumu:

• Strauja stratosfēras sasilšana: Temperatūra dienās var paaugstināties līdz pat 50°C, kas liecina par ievērojamu enerģijas pieplūdumu.
• Vēja maiņa: Parasti rietumu stratosfēras vēji palēninās vai mainās uz austrumu vējiem, vājinot polārā gaisa noturību.
• Virpuļa pārvietošanās vai sadalīšanās: Prognozes modeļi var parādīt, ka virpulis pārvietojas prom no polārā virziena vai sadrumstalo.
• Reaktīvās plūsmas anomālijas: Pirmās novirzes strūklas plūsmā liecina, ka arktiskais gaiss drīzumā var virzīties uz dienvidiem.

Šīs pazīmes parasti parādās vienu līdz divas nedēļas pirms virszemes trieciena, ļaujot meteorologiem sniegt iepriekšējus brīdinājumus un prognozes.

Izpratne par polāro virpuļu plašāku ietekmi

Polārais virpulis ir pastāvīga atmosfēras iezīme, taču tā stabilitāte būtiski ietekmē ziemas laikapstākļus. Spēcīgs virpulis ierobežo aukstu gaisu polu tuvumā, savukārt vājāks vai sabrucis virpulis ļauj arktiskajam gaisam ieplūst vidējos platuma grādos, radot ekstremālus aukstuma, sniega un ledus apstākļus.

• Ziemeļu puslodē sabrukumi notiek salīdzinoši bieži, bet dienvidu puslodē tie ir reti.
• Galvenais ierosinātājs ir pēkšņa stratosfēras sasilšana, ko raksturo strauja stratosfēras sasilšana un vēja maiņa.
• Stratosfērā traucējumi notiek ātri, bet uz zemes virsmas ietekme var ilgt nedēļām vai mēnešiem.

Izpratne par polāro virpuli, tā sabrukumiem un to rādītājiem palīdz izskaidrot, kāpēc ziemas var pēkšņi mainīties no maigām uz bargām un kāpēc dažos reģionos ilgstoši saglabājas aukstums, bet citi paliek relatīvi neskarti.