Plötslig uppvärmning av stratosfären

Betydelse i atmosfären

Även om SSW inträffar tiotals kilometer ovanför markytan i stratosfären kan dess effekter fortplanta sig nedåt i troposfären och påverka vädermönster över hela kontinenter.

Genom att försvaga eller förskjuta polarvirveln kan SSW påverka jetströmmens styrka, position och meandring och därmed utlösa långa köldperioder, ovanliga stormspår eller långa perioder av milda förhållanden beroende på störningens karaktär.

Studien av SSW är avgörande för säsongsmässiga väderprognoser, förståelse av extrema vinterhändelser och tolkning av kopplingen mellan stratosfärisk och troposfärisk dynamik.

Polarvirveln och baslinjeförhållanden

Polarvirveln är en stor cyklonisk cirkulation av kall luft som bildas över polerna under vintern. I sitt normala tillstånd är polarvirveln stark, cirkulär och begränsad till den polära stratosfären, vilket effektivt fångar extremt kall luft över polerna och upprätthåller relativt stabilt väder på mellanlatituderna.

Den omges av en cirkumpolär jet som separerar den kalla polarluften från varmare luft på lägre breddgrader. Styrkan och stabiliteten i denna virvel utgör den baslinje mot vilken plötsliga uppvärmningshändelser i stratosfären inträffar.

När virveln störs av SSW kan den försvagas, splittras eller förskjutas från polen, vilket gör att kall polarluft kan nå lägre breddgrader och förändra normala vädermönster.

Mekanism för plötslig uppvärmning av stratosfären

SSW utlöses vanligen av att storskaliga atmosfäriska vågor, ofta Rossbyvågor, sprids uppåt från troposfären till stratosfären.

När dessa vågor når stratosfären kan de förstärka och förvränga polarvirveln och överföra energi och momentum som försvagar de rådande västvindarna.

I vissa fall kan virveln delas upp i två eller flera mindre virvlar eller förflyttas från sin centrala polära position. Den plötsliga inbromsningen eller vändningen av virvelvindarna gör att luften sjunker och komprimeras, vilket ger en snabb temperaturhöjning i stratosfären.

Denna process utspelar sig vanligtvis under bara några dagar, men effekterna på ytvädret kan pågå i flera veckor. Tidpunkten, storleken och det rumsliga mönstret för uppvärmningen beror på styrkan hos de inkommande planetvågorna, polarvirvelns befintliga tillstånd och interaktioner med andra atmosfäriska egenskaper som jetströmmen och troposfäriska trycksystem.

Olika typer av plötslig uppvärmning av stratosfären

Meteorologer skiljer mellan två primära typer av SSW-händelser:

• Förskjutningshändelser: Polarvirveln pressas bort från polen men förblir i stort sett intakt, vilket skickar kall luft mot lägre breddgrader och potentiellt förändrar jetströmmens mönster.
• Delade händelser: Virveln splittras i två eller flera mindre virvlar, vilket gör att kall polarluft sprids söderut över flera regioner.

Split events tenderar att ge bredare och mer extrema effekter på vädret vid mellersta breddgraderna jämfört med displacement events.

Att förstå typen av SSW är avgörande för att förutse de resulterande väderanomalierna och deras rumsliga fördelning.

Påverkan på ytvädret

Den nedåtgående utbredningen av SSW-effekter kan avsevärt modifiera ytvädret på norra halvklotet.

• Utbrott av kall luft: När polarvirveln försvagas eller splittras kan kall polarluft röra sig in i regioner på mellersta breddgraderna, vilket leder till svåra vinterförhållanden i Europa, Nordamerika och Asien.
• Störning av jetströmmen: Normalt väst-östliga(zonala) flöden kan skifta till ettmer nord-sydligt(meridionalt) mönster, vilket ger djupa dalar och åsar som ändrar stormarnas och nederbördssystemens banor.
• Långvariga anomalier: Till skillnad från typiska synoptiska väderhändelser kan de förändringar som orsakas av SSW pågå i flera veckor, vilket påverkar flera vädercykler, förlänger köldperioder och ökar sannolikheten för extrema nederbördstillfällen.
• Interaktion med andra klimatmönster: SSW kan samverka med fenomen som den nordatlantiska oscillationen eller den arktiska oscillationen och förstärka eller mildra deras effekter på det regionala vädret.

Frekvens och geografiska mönster

Stora plötsliga uppvärmningar av stratosfären inträffar ungefär varannan vinter på norra halvklotet, men mindre uppvärmningar inträffar oftare.

Den relativt svagare och mindre stabila polarvirveln på norra halvklotet gör den mer mottaglig för störningar från planetära vågor, vilket gör att SSW kan förekomma med viss regelbundenhet över Eurasien och Nordamerika.

Däremot upplever södra halvklotet mycket färre SSW-händelser eftersom den antarktiska polarvirveln är starkare, mer cirkulär och i stort sett isolerad från stark planetär vågaktivitet.

När SSW inträffar på södra halvklotet tenderar den att vara mindre intensiv och har en mindre inverkan på ytvädret, men den ger ändå värdefulla insikter om dynamiken i den polära stratosfären.

Betydelse för prognoser och klimatförståelse

SSW-händelser är ett viktigt fokus för både klimatforskning och operativa prognoser. Att förutsäga uppkomsten och typen av SSW kan förbättra väderprognoser med längre räckvidd, särskilt för extrema vintertemperaturer och stormmönster.

De ger också insikt i kopplingen mellan stratosfären och troposfären, dynamiken i polarvirveln och hur storskaliga atmosfäriska vågor påverkar den globala cirkulationen.

Förståelsen av SSW bidrar till en bredare förståelse av hur polära processer kan driva fram extremt väder i regioner långt från polerna.

Hur plötslig stratosfärisk uppvärmning formar vinterklimatet

Plötslig stratosfärisk uppvärmning innebär en snabb störning av den polära stratosfären som har kaskadeffekter på det globala vädret.

Genom att försvaga eller förskjuta polarvirveln kan SSW-händelser förändra jetströmsmönster, omdirigera stormspår och ge längre perioder av extrem kyla eller ovanligt väder.

Studierna av dem är viktiga för att förstå vinterns klimatvariationer, förutse allvarliga händelser och undersöka det komplicerade samspelet mellan stratosfären och troposfären.

I huvudsak fungerar SSW-händelser som en drivkraft på hög höjd för vädermönster på ytan, vilket visar på den djupgående kopplingen mellan olika lager av jordens atmosfär.