Vortex polar

Înțelegerea vortexului polar și a prăbușirii sale

Vortexul polar nu este o caracteristică unică, statică, ci un sistem dinamic și complex de circulație a aerului care interacționează atât cu stratosfera, cât și cu troposfera. Acesta influențează puterea și traiectoria curentului jet polar, care, la rândul său, afectează tiparele meteorologice din regiunile de latitudini medii. 

Comportamentul său se modifică în funcție de anotimpuri: tinde să fie mai puternic iarna, când contrastul de temperatură dintre poli și latitudinile joase este cel mai mare, și mai slab vara. Vortexul joacă, de asemenea, un rol-cheie în reținerea aerului extrem de rece în apropierea polilor, în timp ce fluctuațiile sale pot declanșa focare de aer rece atunci când slăbește sau se deplasează.

În condiții normale, un vortex polar puternic menține aerul arctic sau antarctic în mare parte limitat la poli. Curentul jet polar, care curge mai jos în troposferă, acționează ca o barieră între aerul polar și cel de la latitudini medii. Un vortex puternic stabilizează jet stream-ul, rezultând condiții de iarnă mai blânde pentru cea mai mare parte a emisferei nordice.

Atunci când vortexul slăbește, jet stream-ul devine mai slab și formează deviații mari care se extind mult spre sud. Aceste deviații permit aerului polar friguros să se deplaseze în regiunile de latitudine medie, producând valuri de frig extrem, ninsori abundente și condiții de iarnă prelungite.

Alte efecte ale unui vortex slăbit includ:

• Modificări ale traseelor furtunilor: Crește frecvența furtunilor de zăpadă sau a fenomenelor de îngheț în anumite regiuni.
• Schimbări persistente de temperatură: Pot dura săptămâni, afectând agricultura, cererea de energie și transportul.
• Interacțiuni cu alte fenomene atmosferice: blocarea maximelor și alte modele pot amplifica fenomenele meteorologice extreme.

Ce se întâmplă dacă un vortex polar se prăbușește?

O prăbușire, adesea legată de încălzirea bruscă a stratosferei (SSW), nu înseamnă că vortexul dispare. În schimb, acesta este perturbat, slăbit sau deplasat, creând efecte în cascadă asupra curentului jet și a vremii la suprafață.

Rezultatele-cheie includ:

• Slăbirea sau inversarea vântului: Vânturile stratosferice de vest încetinesc sau se deplasează spre est, reducând capacitatea vortexului de a reține aerul polar.
• Deplasarea sau divizarea vortexului: Vortexul se poate îndepărta de pol sau se poate fragmenta în centre de circulație mai mici, mai slabe.
• Întreruperea curentului jet: Un jet stream mai slab permite aerului arctic să pătrundă la latitudini medii, crescând riscul de fenomene meteorologice extreme de iarnă.
• Impactul la suprafață: Epidemiile de frig, furtunile de zăpadă și condițiile de gheață prelungite pot afecta regiuni întinse timp de săptămâni sau luni, provocând uneori probleme energetice și de infrastructură.

Mecanismul încălzirii bruște a stratosferei

Încălzirea bruscă a stratosferei este principalul mecanism din spatele prăbușirii vortexurilor polare. Aceasta are loc atunci când undele atmosferice la scară planetară din atmosfera inferioară se propagă în sus în stratosferă. Aceste unde sunt adesea generate de caracteristici geografice mari, cum ar fi Munții Stâncoși, Himalaya sau sisteme meteorologice puternice.

Pe măsură ce urcă, aceste valuri se sparg, la fel ca valurile oceanice de pe o plajă, eliberând energie și impuls semnificative în stratosferă. Această injecție de energie perturbă vortexul, determinând slăbirea vânturilor și creșterea dramatică a temperaturii acestuia.

Acest proces explică de ce evenimentele SSW și prăbușirile vortexului polar sunt mult mai frecvente în emisfera nordică, unde diversele mase terestre și lanțuri muntoase generează valuri atmosferice puternice, în comparație cu emisfera sudică, unde continentul Antarctica, înconjurat de ocean, oferă mult mai puține perturbări.

Cât de des se prăbușește vortexul polar?

Frecvența variază între emisfere datorită condițiilor geografice și atmosferice:

• Emisfera nordică: Colapsurile au loc aproximativ o dată la două ierni, deoarece munții și continentele generează unde atmosferice care perturbă stratosfera.

• Emisfera sudică: Colapsurile sunt rare. Vortexul antarctic este neobișnuit de stabil datorită izolării continentului și a oceanului înconjurător, care minimizează perturbările.

Este important să se facă distincția între perturbările stratosferice și izbucnirile de aer rece la suprafață, deoarece nu toate evenimentele reci de la nivelul suprafeței sunt cauzate de o prăbușire completă a vortexului.

Cât durează prăbușirile vortexului polar?

În timp ce vortexul polar există pe tot parcursul anului, în stratosferă se produce un colaps pe parcursul câtorva zile. Cu toate acestea, efectele sale la suprafață pot persista mult mai mult timp.

Modelele tipice includ:

• Încălzirea stratosferei are loc în câteva zile, perturbând vortexul.
• Modificările jet stream-ului și deplasarea aerului arctic către latitudinile medii pot continua timp de câteva săptămâni.
• În funcție de modul în care vortexul deplasat interacționează cu alte sisteme atmosferice, pot apărea valuri de frig de mai multe săptămâni sau valuri repetate de aer friguros.

Un exemplu notabil este frigul extrem din ianuarie 2019, care a adus temperaturi periculos de scăzute în centrul și estul Statelor Unite. Acest eveniment a fost direct legat de o perturbare a vortexului polar și a cauzat provocări societale și de infrastructură pe scară largă, inclusiv penurii de energie și pericole de transport.

Semnele și impactul prăbușirii vortexului polar

Meteorologii monitorizează mai mulți indicatori cheie pentru a anticipa o prăbușire:

• Încălzirea rapidă a stratosferei: Temperaturile pot crește cu până la 50°C în câteva zile, semnalând o injecție semnificativă de energie.
• Inversarea vântului: Vânturile stratosferice, în mod normal de vest, încetinesc sau se îndreaptă spre est, slăbind izolarea aerului polar.
• Deplasarea sau divizarea vortexului: Modelele de prognoză pot arăta că vortexul se îndepărtează de pol sau se fragmentează.
• Anomaliile curentului jet: Abaterile timpurii ale curentului jet indică faptul că aerul arctic s-ar putea deplasa în curând spre sud.

Aceste semne apar de obicei cu una până la două săptămâni înainte de impactul la suprafață, permițând meteorologilor să ofere avertizări și prognoze în avans.

Înțelegerea implicațiilor mai largi ale vortexurilor polare

Vortexul polar este o caracteristică atmosferică permanentă, dar stabilitatea sa afectează profund vremea de iarnă. Un vortex puternic limitează aerul rece în apropierea polilor, în timp ce un vortex slăbit sau prăbușit permite aerului arctic să se răspândească în latitudinile medii, producând frig extrem, zăpadă și gheață.

• Colapsurile au loc relativ des în emisfera nordică, dar sunt rare în emisfera sudică.
• Încălzirea bruscă a stratosferei este principalul factor declanșator, marcat de încălzirea rapidă a stratosferei și de inversarea vântului.
• În timp ce perturbările se produc rapid în stratosferă, efectele la suprafață pot dura săptămâni sau luni.

Înțelegerea vortexului polar, a prăbușirii acestuia și a indicatorilor săi ajută la explicarea de ce iernile pot trece brusc de la blânde la severe și de ce unele regiuni se confruntă cu frig prelungit, în timp ce altele rămân relativ neafectate.