Tartalom
Mi a polár vortex?
A polar vortex vagy poláris örvény tulajdonképpen egy ciklon a sarkok felett, amelynek közepén egy nagy kiterjedésű, alacsony nyomású terület áll az alsó légköri rétegekben. Mint minden ciklonnál, ennél is a Coriolis-erő érvényesül, az Északi-sarkon az óramutató járásával ellentétes irányban forog a ciklon, míg a Déli-sarkon az óramutató járásával egy irányba. Ezek a ciklonok tartják a hideg levegőt a sarkok felett, megóvva a jégsapkákat az olvadástól, és a délebbre eső területeket a fagyoktól. Az időnként megfigyelhető szeszélyes időjárás, a hidegbetörések és a sarki jég olvadása mind-mind összefügg a polár vortex működésével, pontosabban annak gyengülésével.
Egy kis légkörtan, hogy jobban megértsük a jelenséget
Az atmoszférának különböző szintjei vannak. A legalacsonyabban fekvő réteget, mintegy 10 km magasságig, troposzférának hívjuk, ez a mi életterünk, még az utasszállító repülők sem merészkednek ettől följebb. Ebben a rétegben a levegő egyre hidegebbé válik, ahogy felfelé haladunk. A 12 km magasságban található átmeneti réteg, a tropopauza vezet a sztaroszférához. Ez a 20-30 km magas réteg -50 foknál indul és a sztratopauzáig érve 5-10 fokig melegszik a levegő. A sztratoszférában a legmagasabb az ózon koncentrációja, itt található az ózonréteg. A sztratopauza után jön a mezoszféra és a mezopauza, majd a termopauza és a termoszféra, ám ez utóbbiak már nem vesznek részt a poláris örvények kialakulásában.
Hogyan alakul ki a polár vortex?
Hogy könnyen megértsük a poláris örvényt, kezdjük a ciklonok kialakulásával. Ciklonok a hideg és meleg levegő találkozásánál jönnek létre. Az alacsony légnyomású hideg találkozik a magas légnyomású meleggel és hullámzásba kezdenek, nyomás-kiegyenlítődésre törekszenek. A Coriolis-erő miatt ez a hullámzás forgásba fordul át, a légörvény közepére kerül a legalacsonyabb nyomás, attól kifelé pedig egyre magasabb lesz. (Ha a légörvény közepén a legmagasabb a nyomás, akkor azt anticiklonnak nevezzük.)
A poláris örvény is úgy alakul ki, mint a többi ciklon, néhány fontos különbséggel. Először is, míg a ciklon kialakulása a troposzférában kezdődik és ér véget, addig a polár vortex a sztratoszférában alakul ki, majd hat a troposzférára, és végül a sztratoszférában szűnik meg, ami feloldja a troposzférikus örvényt is. A második fontos különbség a méretében rejlik. Egy átlagos mérsékelt övi ciklon átmérője kétezer kilométer körüli (durván egész Európát lefedheti), míg egy vortex ennek legalább ötszöröse. Az utolsó lényeges eltérés pedig a kialakulásának helyével függ össze: mivel a sztratoszférában úgynevezett barotróp légkör van, tehát a hőmérséklet adott nyomáson állandó, ezért nem alakulnak ki frontok az óriási ciklon létrejöttekor.
Most lássuk közelebbről ennek a speciális ciklonnak a fejlődését. Minden évben a tél közeledtével a sarkkörök felett egyre hűvösebb lesz az idő, a nap egyre alacsonyabb szögben éri a sarkokat, majd eljön az a pillanat, amikor már nem is jutnak el odáig a napsugarak. Ezt nevezik sarki éjszakának, innentől hónapokon át nem éri fény a jégsapkákat. A hőmérséklet csökkenés nyomás eséssel is jár, nem csak a troposzférában, de a sztratoszférában is. Amikor ezt a módfelett lehűlt levegőt eléri a délről jövő meleg levegő, hullámzásba kezdenek, majd a Coriolis-erő hatására összekapaszkodva forogni fognak a sztratoszférában. Az így kialakult, nagyon lapos ciklon majdnem tökéletesen kör alakú, mivel a sztratoszféra nem áll közvetlen kapcsolatban a Földdel, ami befolyásolná a forgó örvény formáját.
A poláris örvény szélén kialakul egy erős futóáramlat, a poláris áramlás vagy polar jet. Ez a sztratoszferikus széláramlat körbe öleli a Földet. Minél nagyobb a nyomáskülönbség a ciklon belsejétől a széléig haladva, annál gyorsabban forog az örvény és annál erősebb szelek keringenek körülötte. Érdekességképpen megjegyzendő, hogy az áramlás az északi féltekén erősebb, a délin kissé mérsékeltebb.
Hogyan befolyásolja a sztartoszférikus polar vortex az időjárásunkat?
Tél közepén, amikor a legerőteljesebbé válik a sztratoszférában keringő örvény, összekapcsolódik a troposzférával, továbbadva annak az alacsony nyomást, és létrejön a troposzférikus vortex. Ez már közvetlenül a Föld fölött, a mi légterünkben kering, és közvetlenül hat a klímára. Ha elég gyorsan forog a poláris jet, akkor a hideg levegőt bezárja a sarkok fölé, kemény fagyokat okozva a pólusokon, és enyhe időjárást biztosítva a délebbi területeknek.
Mivel a troposzferikus vortex érintkezik a földfelszínnel, ezért nem szabályos, hanem hullámos a széle. A sztratoszféra legfelső rétegétől lefelé haladva egyre több hullám jelenik meg a szélén, a troposzféra közepén már 4-5 is kialakul, részben a domborzati eltérések, az általuk gerjesztett levegőmozgások, részben pedig a fronthatások miatt.
Ezeket atmoszferikus Rossby-hullámoknak, vagy bolygó-hullámoknak nevezzük. A Rossby-hullámok örvénylésétől Északon ciklonok, az Egyenlítőhöz közelítve anticiklonok, majd Dél felé ismét ciklonális területek alakulnak ki, erőteljes frontosodást okozva, amely nagyban befolyásolja az időjárásunkat.
Hirtelen sztratoszférikus felmelegedés
Természetesen nem csak fentről lefelé hatnak az energiák, hanem lentről fölfelé is. Ha a Rossby-hullámok hatalmas energiákat gerjesztenek, akkor azok a poláris örvényen felkapaszkodnak a sztratoszférába, nyomásemelkedést indítva a felsőbb légköri rétegekben, amely a hőmérséklet emelkedéséhez vezet. Ekkor beszélünk hirtelen sztratoszférikus felmelegedésről (sudden stratospheric warming – SSW). Ez a jelenség nem minden télen alakul ki, először is szükség van hozzá az erős vortexre, a még erősebb Rossby-hullámokra. Aztán, ha ezek az energiák legyengítik a vortexet, megfordul a polar jet is, nyugati irányból keletibe fordul át, anticiklonális hatást okozva.
És itt válik rettentően érdekessé a dolog. Ha a sztratoszférát kellőképpen megzavarta ez a hirtelen jött felmelegedés, akkor az örvény legyengül, esetleg több ciklonra esik szét. Ezt figyelhetjük meg idén télen is a sarkok felett. Karácsony táján az erős vortex mellett megjelent egy zavaró meleg beömlés Délről, ez erőteljes hullámzásra indította a Rossby-hullámokat, amely az Új Év első napjaira meghozta az SSW jelenséget. Hogy milyen hatással lesz ez a következő hónapok időjárására, még nem lehet tudni. De vegyük számba a lehetőségeket.
Hidegöblítés
Gyakran semmilyen hatása nem lesz az SSW-nek a troposzférára vetítve, ha a vortex visszanyeri erejét. Más esetekben a hatás csak napokban mérhető. Erős és tartós sztratoszférikus felmelegedés esetén viszont, úgynevezett hidegöblítések érik az északi féltekét, kemény teleket és váratlan havazásokat okozva. A hidegöblítések érinthetik az egész féltekét, vagy csak kisebb területeket. A hidegbetörés oka a vortex gyengülésében keresendő. Ahogy melegszik a sztratoszférikus örvény, csökken a nyomáskülönbség az örvény széle és közepe között, amely lelassítja annak forgását. Ez hat a troposzférikus vortexre is, amely szintén gyengülni kezd, erős hullámzást gerjesztve a ciklon szélén.
Képzeljenek el egy búgócsigát: amikor megpörgetik, gyorsan, szabályosan forog, amint lassulni kezd, szeszélyes lesz, ki-kibillen az egyensúlyából. Itt is valami hasonló történik, az erős, ereje teljében lévő poláris örvény körül stabil, szabályos poláris áramlat fut, de amint gyengülni kezd, kileng, hol egyik, hol másik irányba, a hideg betör Délre, a meleg felmegy Északra, vad hullámzásba kezd.
Ennek voltunk szemtanúi 2009-ben, 2013-ban és 2019-ben is, és a jelek szerint idén is erre kerül majd sor. Ennek során a délebbi területek zord téllel kell, hogy szembesüljenek, míg a sarkköri levegő felmelegszik, ami sajnálatos módon a jégsapkák további olvadásához vezet majd.
A vortex és a klímaváltozás
Ha a felmelegedés tartós lesz a sztratoszférában az örvény több részre szakadhat, vagy teljesen feloszolhat, ami a troposzférikus örvény végét is jelenti. A két rendszer folyamatos kölcsönhatásban áll egymással, ha az egyikben változás áll be, az visszahat a másikra is. Mint minden a természetben, ez is egy törékeny egyensúly, kérdés, hogy az emberi tevékenységek hogyan hatnak rá.
1853 óta jegyzik a hirtelen sztratoszférikus felmelegedéseket, valószínűleg mindig is része volt az időjárásnak. Még az sem mondható el, hogy gyakoribbak lennének manapság a hidegbetörések, bár egyes kutatások és a logika alapján a vortexek határozottan gyengülnek a globális felmelegedés miatt. Ha melegebb levegő kering a sarkok felett, akkor a hideg sarkköri és a délebbi meleg levegő között kisebb hőmérséklet- és nyomáskülönbség alakul ki, amely gyenge örvényt eredményez. A gyenge örvény enyhébb telet tesz lehetővé a pólusokon, amely további olvadást, tengerszint emelkedést és végül további felmelegedést okoz.
Drámai, katasztrofális hatásról egyelőre nem beszélhetünk, a hosszútávú kutatások azonban még nem szolgálnak eredménnyel, és jobb félni, mint megijedni alapon talán megérné visszaszorítani a globális felmelegedést, hogy egy öt európa nagyságú ciklon ne váljék teljes mértékben szeszélyessé és kiszámíthatatlanná.
Gyakran Ismételt Kérdések
Mi az a polár vortex?
A sarkok felett novemberben megjelenő nagy kiterjedésű, gigantikus ciklon, amely a sztratoszférában alakul ki, létrehoz egy trposzférikus örvényt, majd március táján felbomlik.
Mit eredményez a polár vortex?
Ezek a ciklonok tartják a hideg levegőt a sarkok felett, megóvva a jégsapkákat az olvadástól, és a délebbre eső területeket a fagyoktól.
Hogyan kapcsolódik a klímaváltozáshoz?
A jelen kutatások alapján nem mondható biztosnak, de valószínűsíthető, hogy a globális felmelegedés gyengíti a vortexet, amely miatt tovább olvadnak a sarki jegek, ami további felmelegedéshez vezet.
Mézes Dorottya | Főállású anya és egyetemista, kutatási területe az alkímia szimbolizmusa a középkorban. A környezetvédelem fontos helyet foglal el családja életében.
Vélemény, hozzászólás?