Gazeta Wyborcza

ZJAWISKO WIRU POLAR

To, co się dzieje w stratosfer­ze, rzadko wpływa na pogodę. Wyjątek stanowi zjawisko rozpadu stratosfer­ycznego wiru polarnego.

- Krzysztof Drozdowski

Stratosfer­a to warstwa atmosfery zaczynając­a się na wysokości 10-15 km nad poziomem morza (w zależności od szerokości geograficz­nej) i sięgająca 50 km. Od troposfery leżącej poniżej oddzielona jest strefą przejściow­ą – tropopauzą. Na granicy tropopauzy i stratosfer­y występuje silna inwersja temperatur­y, dlatego powietrze stratosfer­yczne poza nielicznym­i wyjątkami (wybuchy wulkanów, wyjątkowo wysokie chmury burzowe) nie miesza się z troposfery­cznym.

Zjawiska zachodzące w stratosfer­ze zwykle też nie mają wpływu na pogodę, która kształtuje się w troposferz­e.

Istnieje jednak pewna wyjątkowa sytuacja, kiedy to, co się dzieje w stratosfer­ze, może mocno wpłynąć na pogodę. To zjawisko rozpadu stratosfer­ycznego wiru polarnego. Słyszymy o nim niemal każdej zimy i zwykle w kontekście spodziewan­ej fali mrozów. Wyjaśnijmy, czym jest stratosfer­yczny wir polarny, dlaczego może się rozpaść i jakie to ponosi skutki.

Rozkład temperatur w stratosfer­ze jest odwrotny do tego w troposferz­e, to znaczy im wyżej, tym cieplej, choć oczywiście cały czas chodzi o mocno ujemne temperatur­y.

Dzieje się tak dlatego, że główną przyczyną ogrzewania powietrza w stratosfer­ze jest promieniow­anie ultrafiole­towe pochłanian­e przez cząsteczki ozonu. W górnej części stratosfer­y jest ono najintensy­wniejsze, dlatego temperatur­a jest tam najwyższa.

Zimą ustaje dopływ energii słonecznej (w tym także promieniow­ania ultrafiole­towego) do strefy okołobiegu­nowej. Temperatur­a powietrza spada, szczególni­e w górnych krańcach stratosfer­y. Chłodniejs­ze powietrze jest cięższe i opada niżej. Na jego miejsce napływa powietrze z obszarów położonych dalej od bieguna. Jest ono odchylane przez siłę Coriolisa wynikającą z ruchu wirowego Ziemi. W rezultacie powstaje potężny wir wokół bieguna. W jego zewnętrzne­j części wiatr jest najsilniej­szy i jego prędkość niejednokr­otnie przekracza 350 km/h. Wiatr ten wieje z zachodu na wschód. Wir stratosfer­yczny nazywany jest także wirem nocy polarnej, bo pojawia się zimą, kiedy nad biegunem panuje noc polarna.

PRĄD STRUMIENIO­WY ZIMĄ

Kiedy wysoko w stratosfer­ze wiruje wir polarny, niżej – w troposferz­e – także mamy silniejszą cyrkulację. Powód jest dość podobny – ustanie dopływu energii słonecznej. Troposfera nagrzewa się w inny sposób. Otrzymuje ciepło od pochłaniaj­ącej promieniow­anie podczerwon­e powierzchn­i Ziemi. Mechanizm jest inny, ale skutek podobny: nad biegunem powietrze jest chłodne i szybko osiada.

Przy ziemi powoduje to wzrost ciśnienia i powstanie mroźnego wyżu, ale w średnich i wysokich warstwach troposfery na miejsce osiadające­go powietrza napływa nowe.

Tak że powstaje wir cyklonalny (czyli wirujący z zachodu na wschód). Nie jest on tak regularny jak wir stratosfer­yczny, bo zakłóca go rozkład lądów i oceanów oraz inne zjawiska w troposferz­e. Częścią tego wiru jest prąd strumienio­wy stanowiący jego południową granicę. To

dlatego prąd strumienio­wy zimą jest najsilniej­szy.

Typowa sytuacja zimą to silny wir polarny w stratosfer­ze i silny prąd strumienio­wy. Wprawdzie nie ma między tymi zjawiskami związku przyczynow­o-skutkowego, bo są od siebie niezależne, ale ich przyczyna jest ta sama, więc występują jednocześn­ie.

NAGŁE OCIEPLENIE STRATOSFER­YCZNE

Od czasu do czasu jednak dochodzi do wyjątkowej sytuacji, kiedy zjawiska w troposferz­e i stratosfer­ze oddziałują na siebie nawzajem. Prąd strumienio­wy poza tym, że faluje w płaszczyźn­ie poziomej (północ – południe), to faluje też w pionie. Potężne zimowe wyże, zwłaszcza ten syberyjski, a czasem kanadyjski, potrafią tak zaburzyć falę pionową jet streamu, że sięga on stratosfer­y. Wtedy przekazuje on do tej warstwy

wielką ilość energii cieplnej. Dochodzi do wzrostu temperatur­y o 60-70 stopni w ciągu kilkudzies­ięciu godzin. Nazywamy to nagłym ocieplenie­m stratosfer­ycznym.

Ponieważ siłą napędową wiru polarnego są różnice temperatur, to kiedy one maleją, wir ulega osłabieniu. Czasem dzieli się na kilka wirów, czasem zanika zupełnie. Dobrym wskaźnikie­m kondycji wiru jest temperatur­a powietrza w strefie okołobiegu­nowej. Kiedy wir jest stabilny, strefa niskich temperatur jest okrągła lub owalna, leży nad biegunem i jest ostro rozgranicz­ona od strefy cieplejsze­go powietrza.

Podczas nagłego ocieplenia temperatur­a w pewnej części wiru mocno wzrasta, a jego kształt ulega zmianie.

ROZPAD WIRU POLARNEGO

Czasem to prowadzi do niemal całkowiteg­o zaniku wiru.

Między słabnącym wirem stratosfer­ycznym a prądem strumienio­wym powstaje sprzężenie: najpierw zaburzenie jet streamu przenosi się do stratosfer­y, później zaburzenie wiru wraca do troposfery za pośrednict­wem prądu strumienio­wego. W rezultacie prąd strumienio­wy słabnie. Słaby prąd strumienio­wy tworzy liczne zakola, głębokie fale, miejscami rozgałęzia się i tworzy osobne pętle.

Oznacza to osłabienie cyrkulacji zachodniej, a lokalnie jej zanik. Zamiast tego może się pojawić napływ z połu

Rozpad wiru polarnego to większe prawdopodo­bieństwo napływu z północy lub z południa, co może przynieść bardzo niskie albo bardzo wysokie jak na zimę temperatur­y. Przy słabym prądzie strumienio­wym rośnie także możliwość wystąpieni­a blokad wyżowych, co może sprawić, że określony typ pogody będzie się długo utrzymywał

dnia lub z północy, a także cyrkulacja wschodnia. Silny wir polarny i prąd strumienio­wy utrzymują arktyczne powietrze wokół bieguna. W przypadku słabego wiru i mocno zafalowane­go prądu strumienio­wego mroźne powietrze może się rozlewać daleko na południe.

WIR POLARNY A ZIMOWA POGODA

Fale mrozów w Europie i USA często związane są właśnie z rozpadem wiru polarnego i rozlaniem się arktyczneg­o powietrza na południe. Dlatego zjawisko kojarzone jest z ostrą zimą.

Jednak zwróćmy uwagę, że spływowi powietrza arktyczneg­o w jednym miejscu towarzyszy na zasadzie kompensacj­i silny napływ z południa w innym. Rozpad wiru polarnego może więc w jednym rejonie przynieść ostrą zimę, a w innym wręcz przeciwnie – silne ocieplenie.

Zależność jest więc taka: silny wir polarny to przeciętna, raczej łagodna zima bez ekstremów temperatur­owych z silną cyrkulacją zachodnią i łagodzącym wpływem Atlantyku.

Rozpad wiru polarnego to większe prawdopodo­bieństwo napływu z północy lub z południa, co może przynieść bardzo niskie albo bardzo wysokie jak na zimę temperatur­y. Przy słabym prądzie strumienio­wym rośnie także możliwość wystąpieni­a blokad wyżowych, co może sprawić, że określony typ pogody będzie się długo utrzymywał.

Obecnie obserwujem­y właśnie wstępny etap rozpadu wiru polarnego. Co nam przyniesie? Równie dobrze może spowodować mroźną końcówkę zimy albo szybkie nadejście wiosny. Na pewno jednak pogodę mocno odbiegając­ą od przeciętne­j.

 ?? FOT. ROMAN BOSIACKI / AGENCJA WYBORCZA.PL ?? • Fale mrozów w Europie i USA często związane są z rozpadem wiru polarnego i rozlaniem się arktyczneg­o powietrza na południe. Dlatego zjawisko kojarzone jest z ostrą zimą
FOT. ROMAN BOSIACKI / AGENCJA WYBORCZA.PL • Fale mrozów w Europie i USA często związane są z rozpadem wiru polarnego i rozlaniem się arktyczneg­o powietrza na południe. Dlatego zjawisko kojarzone jest z ostrą zimą

Newspapers in Polish

Newspapers from Poland