Sztratoszférikus esemény 2021. január elejére

A globális modellek hosszútávú számításai szerint a poláris örvény január első napjaira jelentősen meggyengülhet a várhatóan bekövetkező, nagy mértékű sztratoszférikus bemelegedés hatására, mely már kis mértékben megkezdődött, de az igazán lényegi történések a hónap legvégére és az új év első napjaira koncentrálódhatnak.

 Nézzük mi is az a sztratoszféra: 

A sztratoszféra a légkörnek a földfelszíntől mért nagyjából  10 km-es magasságtól az 50 km-es magasságig terjed.  Ez a réteg megközelítőleg 30-40 km vastagságú, és a felső határán mintegy 1000-szer alacsonyabb a nyomási érték, mint a talajszinten. A sztratoszférában a hőmérséklet lentről felfelé emelkedik, ellenben a troposzférával ahol lentről felfelé haladva csökken. A sztratoszféra alatt a troposzféra helyezkedik el és itt játszódnak le az időjárási jelenségek. A troposzféra teteje a trópusi területeken elérheti a 16-18 km-es magasságot, míg a sarkkörnél ez csupán 8-10 km.

A légkör szerkezete és tulajdonsága. Forrás: OFI

Sztratoszférikus poláris örvény:

A sztratoszférában is helyet foglaló poláris örvény középpontjában télen a -80 fokos hőmérséklet sem ritka. Ez egy hideg, az északi féltekén az óramutató járásával ellentétes irányú, a Föld forgásából eredő Coriolis-erőből fakadó ciklonális örvény, mely átmérője elérheti akár a 10000 km-t.

A poláris örvény állapota 2020. január 9-én a 10 hPa-os szinten. Az örvény ekkor rekord erős volt, magjában -92 fokos hőmérséklet is előfordult. Az erős örvény miatt szinte az egész tél enyhe volt. Forrás: meteociel.fr

A teljes poláris örvény novembertől jelenik meg, ahogyan az északi sarkvidéken csökkenni kezd a napsugárzás időtartama és intenzitása. Ennek hatására ugyanis az ózonréteg ott egyre kevesebb napfényt tud elnyelni, és az ebből a folyamatból eredő melegítő hatása a sarkvidék felett lecsökken, majd a tél derekára meg is szűnik. Ennek köszönhetően a sarkvidéken novembertől egyre hidegebbé válik a sztratoszféra, és mivel a délebbi szélességeken továbbra is zajlanak az elnyelő folyamatok az ózonrétegben, amik melegen tartják a sztratoszférát, így egyre jelentősebb hőmérséklet-különbség alakul ki a sarkvidéki és a mérsékelt-szubtrópusi övezet között. Ennek következében a hideg és meleg terület határvidékén egy egyre erősebb, önmagában záródó, körbefutó áramlás, maga a poláris örvény alakul ki.

Poláris éjszaka a Spitzbergákon

Troposzférikus poláris örvény:

A sarkvidéki éjszaka beköszöntével és asztratoszférikus poláris örvény megerősödésével a troposzférában is egyre alacsonyabb hőmérséklet lesz jellemző, így itt is létrejön immár a troposzférikus poláris örvény. A sztratoszférikus és a troposzférikus poláris örvény szoros kapcsolatban van egymással, bonyolult időjárási folyamatokat eredményezve. Abban az esetben, amikor a troposzférikus poláris örvény is erős, akkor bezárja a sarkvidéki területre a nagyon hideg levegőt és így az nem tud a déli szélességek irányába mozdulni, de erre hamarosan kitérünk.

Rossby-hullámok és a sudden stratospheric warming:

A troposzférában a talaj felé közeledve a sarkvidék felett elhelyezkedő örvény egyre dinamikusabb széljárással bír, ugyanakkor itt már a hegyvidékek, időjárási frontok és egyéb külső tényezők zavaró hatással lehetnek az örvényre. A túl sok zavaró tényező hatására a troposzférikus poláris örvény hullámzásba kezd amit Rossby-hullámoknak nevezünk. Ezek a hullámok esetenként olyan erőssé válnak hogy kihatnak a felette lévő sztratoszférára is. Amennyiben elég erős ez a folyamat és maguk a hullámok is, abban az esetben a sztratoszférában nyomásemelkedés kezdődik ami hőmérséklet emelkedéshez vezet. Van hogy hirtelen, néhány nap leforgása alatt akár 30-40 °C-ot is emelkedik a hőmérséklet. Ezt a mértékű sztratoszférikus melegedést már Sudden Stratospheric Warmingnak, azaz hirtelen sztratoszférikus felmelegedésnek hívjuk. Ez jó eséllyel a poláris örvény jelentős meggyengüléséhez, de akár a részekre szakadásához is vezethet.

A poláris jet szerepe:

A troposzférikus poláris jet, azaz futóáramlás az északi félgömbön jellemzően a 30. és 70. szélességi körök által behatárolt területen helyezkedik el.  Ez egy egész Földet körbefutó, erős széláramlat, a széljárása általában nyugatias irányú és ennek sebessége télen akár a 200-300 km/h-t is elérheti. Ez a futóáramlat a talajtól kb. 10 km-es magasságban található és ereje függ a vonalában húzódó polárfrontot elválasztó sarkvidéki hideg és mérséklet övi melegebb légtömeg hőmérséklet-különbségétől (minél nagyobb ez, annál erősebb az örvény). Itt jön főszerepbe a poláris örvény gyengülése, hiszen ekkor ez a futóáramlás is lelassul és behullámzik.

Futóáramlások elhelyezkedése a földön. A sarki futóáramlás tartja a sarkkörön a hideg légtömeget az erős poláris örvény esetében.

A 2021 elejére előrejelzett SSW:

A hosszútávú, főbb modellek (ECMWF, GFS) előrejelzései alapján 2020. december 27-én az ázsiai szektorból kiindulva erőteljes sztratoszférikus melegedés veszi kezdetét aminek a teljes kimenetele még nem ismert.

GFS 10 hPa hőmérsékleti anomália 10 hPa szinteken a sztratoszférában december 27-én 18:00 UTC-re. A behatárolt területen indul ki a legjelentősebb sztratoszférikus felmelegedés. Forrás: wxcharts

Az SSW esemény hivatalosan akkor következik be, ha a sarkkör közelében a zónaszél sebessége nullára csökken, vagy negatív értéket vesz fel. Ez a szélirány nyugati irányából keletibe való átfordulását jelenti és az anticiklonális (anti-vortex) légköri képződmény átveszi az uralmat. Ez jellemzően a poláris örvény összeomlásához vezet, ami jelentős hatást gyakorolhat a téli időjárásra.

GFS 10 mb szintre előrejelzett hőmérséklet és geopotenciális magasság 2019 január 4-én. Jól látható, hogy az örvény 2 hideg magra szakadva indulna meg a délebbi szélességek irányába, miközben a sarkvidéken szokatlanul magas a sztratoszférikus hőmérséklet.

December 30-án a sztratoszféra 10 hPa-os izobárszintjén az előrejelzett hőmérséklet a melegedés tetőfokán jóval magasabb lesz, mint Karácsony másnapján. Ez jelentősnek mondható sztratoszférikus melegedést jelent.

GFS 10 hPa sztatoszféra hőmérsékleti előrejelzés december 30-ra. A karácsonyihoz képest jelentős, mintegy 35-40 fokos hőmérsékleti emelkedés következhet be a szibériai régió felett. Ott akár 0 fok közelébe is melegedhet a levegő, mely szokatlanul magas érték. Forrás: meteociel.fr

Az új év első napjaira egy újabb és a már meglévő melegedési hullám együttesen elkezdhetik összepréselni, majd jelentősen meggyengíteni a poláris örvényt. Ekkor az örvény magjában a jelenlegi -80 fok körüli hőmérséklet akár -70 fok közelébe is emelkedhet mely a normál állapottól már jóval "melegebb".

GFS 10 hPa szintre előrejelzett hőmérséklete a sztratoszférában január 8-ra. Az örvény jelentősen meggyengülhet és már egy újabb melegedési hullámra is esély mutatkozik a számítások szerint, de hogy az örvény összeomlik-e, az egyelőre bizonytalan. Forrás: meteociel.fr

Az ECMWF és GFS modellek által az újévre előrejelzett zonalis nyugati szelek jelentős gyengülése, lelassulása szintén a bekövetkezendő nagyon erős SSW eseményre utal. Az SSW-k jelentős hatással vannak a troposzférikus folyamatokra. Ebből fakadóan jelentős változásokat okozhat az időjárásban. Nézzük meg a legfrissebb ECMWF és GFS zonalis szél, illetve egyben az SSW bekövetkezésére utaló előrejelzéseket az alábbi 2 térképen.

ECMWF 10 hPa zonalis átlagszél előrejelzési térkép. A hirtelen sztratoszférikus felmelegedés (SSW) eseményt a sztratoszférikus cirkumpoláris nyugati szelek gyors lassulása és a sarki régió jelentős felmelegedése jellemzi. Az SSW-k jelentős hatással vannak a troposzférikus áramláskra. Az SSW nyomán az északi féltekén az északi féltekén télen Észak-Európa felett, a meleg körülmények között pedig északkelet-Kanadán és Grönlandon egyenlőtlen irányú elmozdulás következhet be a troposzférikus sugárral együtt (Baldwin, M. P. és T. J. Dunkerton, 1999). Az SSW esemény során az együttes (kék) közel lesz a modellklíma alacsonyabb (negatívabb) szélsőségéhez (alsó piros vonal). Forrás: ecmwf.int

GFS zonalis szél előrejelzése 10 hPa szinten a 65.szélességi fokon a sarkvidéken. Január 5-től negatív tartományba érhet a zonalis szél. Ez a poláris örvény teljes összeomlásához is vezethet és a széljárás a sarkvidéken keletibe fordulhat. Forrás: GFS

Az SSW bekövetkezésére a térképes előrejelzések szerint is nagy az esély az újév folyamán. Nem minden esetben, de gyakran nagy hatással van az időjárási folyamatokra az északi féltekén. Az hogy ránk, azaz Európára és hazánkra nézve lesz-e érdemi hatása az SSW eseménynek, ha ténylegesen nullás vagy negatív lesz a zónaszél, az még ilyen távolságból nézve is elég bizonytalan, így erre a kérdésre, mint ahogyan a "megjön-e a kemény tél" vagy "lesz-e nagy havazás" kérdésekre roppant nehéz választ adni. Folyamatosan nyomon fogjuk követni, hogy a folyamat milyen változásokat okozhat az európai légkörzésben a januári, februári hónapokban és miként alakul végül az SSW az újév folyamán. Amennyiben az örvény összeomlik, ez minden esetben megnöveli a télies időjárás esélyét a kontinens belsejében.

Szerkesztette: Varga Gergő