Plutselig stratosfærisk oppvarming

Betydning i atmosfæren

Selv om SSW forekommer titalls kilometer over overflaten i stratosfæren, kan effektene forplante seg nedover i troposfæren og påvirke værmønstre over hele kontinenter.

Ved å svekke eller fortrenge polarvirvelen kan SSW påvirke styrken, posisjonen og meandreringen til jetstrømmen , og dermed utløse langvarige kuldeperioder, uvanlige stormbaner eller lengre perioder med milde forhold, avhengig av forstyrrelsens art.

Studiet av SSW er avgjørende for sesongmessig værvarsling, forståelse av ekstreme vinterhendelser og tolkning av koblingen mellom stratosfærisk og troposfærisk dynamikk.

Polarvirvelen og grunnlinjeforholdene

Polarvirvelen er en stor syklonisk sirkulasjon av kald luft som dannes over polene om vinteren. I sin normale tilstand er polarvirvelen sterk, sirkulær og begrenset til den polare stratosfæren, og fanger effektivt ekstremt kald luft over polene og opprettholder relativt stabilt vær på middels breddegrader.

Den er omgitt av en sirkumpolar stråle som skiller den kalde polare luften fra varmere luft på lavere breddegrader. Styrken og stabiliteten til denne virvelen danner grunnlinjen som plutselige stratosfæriske oppvarmingshendelser oppstår mot.

Når virvelen forstyrres av SSW, kan den svekkes, splittes eller forskyves fra polområdet, slik at kald polarluft kan nå lavere breddegrader og endre normale værmønstre.

Mekanismen bak plutselig stratosfærisk oppvarming

SSW utløses vanligvis av den oppadgående forplantningen av storskala atmosfæriske bølger, ofte Rossby-bølger , fra troposfæren til stratosfæren.

Når disse bølgene når stratosfæren, kan de forsterke og forvrenge polarvirvelen, og overføre energi og momentum som svekker de rådende vestlige vindene.

I noen tilfeller kan virvelen dele seg i to eller flere mindre virvler, eller den kan forskyves fra sin sentrale polare posisjon. Den plutselige nedbremsingen eller reverseringen av virvelvindene får luften til å synke og komprimeres, noe som gir en rask temperaturøkning i stratosfæren.

Denne prosessen utfolder seg vanligvis over bare noen få dager, selv om effektene på overflateværet kan vare i flere uker. Tidspunktet, omfanget og det romlige mønsteret for oppvarmingen avhenger av styrken til de innkommende planetbølgene, den eksisterende tilstanden til polarvirvelen og interaksjoner med andre atmosfæriske egenskaper som jetstrømmen og troposfæriske trykksystemer.

Typer av plutselige stratosfæriske oppvarmingshendelser

Meteorologer skiller mellom to hovedtyper av SSW-hendelser:

• Forskyvningshendelser : Polarvirvelen skyves bort fra polen, men forblir stort sett intakt, og sender kald luft mot lavere breddegrader og potensielt endrer jetstrømmønstre.
• Delte hendelser : Virvelen fragmenteres i to eller flere mindre virvler, slik at kald polarluft kan strømme sørover over flere regioner.

Splitthendelser har en tendens til å gi bredere og mer ekstreme påvirkninger på vær på middels breddegrader sammenlignet med forskyvningshendelser.

Å forstå typen SSW er avgjørende for å forutse de resulterende værevielsene og deres romlige fordeling.

Påvirkning på overflatevær

Den nedadgående forplantningen av SSW-effekter kan endre overflateværet på den nordlige halvkule betydelig.

• Utbrudd av kaldluft : Når polarvirvelen svekkes eller splittes, kan iskald polarluft bevege seg inn i regioner på middels breddegrader, noe som fører til alvorlige vinterforhold i Europa, Nord-Amerika og Asia.
• Forstyrrelse av jetstrømmer : Normalt kan vest-øst ( sonale ) strømninger skifte til et mer nord-sør ( meridionalt ) mønster, noe som produserer dype daler og rygger som endrer banene til stormer og nedbørssystemer .
• Langvarige anomalier : I motsetning til typiske synoptiske værhendelser, kan endringene indusert av SSW vare i flere uker, påvirke flere værsykluser, forlenge kuldeperioder og øke sannsynligheten for ekstreme nedbørshendelser.
• Samspill med andre klimamønstre : SSW kan samhandle med fenomener som den nordatlantiske oscillasjonen eller den arktiske oscillasjonen, og forsterke eller redusere effektene deres på regionalt vær.

Frekvens og geografiske mønstre

Store plutselige stratosfæriske oppvarmingshendelser forekommer omtrent annenhver vinter på den nordlige halvkule, selv om mindre oppvarminger skjer oftere.

Den relativt svakere og mindre stabile polarvirvelen på den nordlige halvkule gjør den mer utsatt for forstyrrelser fra planetariske bølger, noe som gjør at SSW kan forekomme med en viss regelmessighet over Eurasia og Nord-Amerika.

Til sammenligning opplever den sørlige halvkule langt færre SSW-hendelser fordi den antarktiske polarvirvelen er sterkere, mer sirkulær og i stor grad isolert fra sterk planetarisk bølgeaktivitet.

Når SSW forekommer på den sørlige halvkule, har det en tendens til å være mindre intenst og har mindre innvirkning på overflateværet, selv om det fortsatt gir verdifull innsikt i polar stratosfærisk dynamikk.

Viktighet for prognoser og klimaforståelse

SSW-hendelser er et sentralt fokus for både klimaforskning og operasjonell prognostisering. Å forutsi starten og typen SSW kan forbedre værmeldinger over lengre tid, spesielt for ekstreme vintertemperaturer og stormmønstre.

De gir også innsikt i koblingen mellom stratosfæren og troposfæren, dynamikken i polarvirvelen og måtene storskala atmosfæriske bølger påvirker global sirkulasjon .

Forståelse av SSW bidrar til en bredere forståelse av hvordan polare prosesser kan føre til ekstremvær i regioner langt fra polene.

Hvordan plutselig stratosfærisk oppvarming former vinterklimaet

Plutselig stratosfærisk oppvarming representerer en rask forstyrrelse av den polare stratosfæren som har kaskadeeffekter på det globale været.

Ved å svekke eller fortrenge polarvirvelen kan SSW-hendelser endre jetstrømmønstre, omdirigere stormbaner og produsere lengre perioder med ekstrem kulde eller uvanlig vær.

Studien deres er viktig for å forstå variasjonene i vinterklimaet, forutsi alvorlige hendelser og undersøke de intrikate samspillet mellom stratosfæren og troposfæren.

I hovedsak fungerer SSW-hendelser som en driver for værmønstre i stor høyde på overflaten, og demonstrerer den dype forbindelsen mellom ulike lag i jordens atmosfære.