Bár a hosszú távú meteorológiai előrejelzésekben sok bizonytalansági tényező akad a légkörben lejátszódó folyamatok gyors változása miatt, de vannak olyan légkörfizikai jelenségek, amelyeknek jól megjósolhatóak a következményei. Ilyen jelenségnek számít a sztratoszféra felmelegedése is az Arktisz felett.
A poláris légörvény a sztratoszférából terjed át az alsóbb légrétegekre
Az idei tél jóval keményebb lesz a szokásosnál Észak-Amerika és Európa térségében a 2021-2022-es téli időszakra vonatkozó modellszámítások szerint. Ennek az az oka, hogy igen nagy a valószínűsége az úgynevezett hirtelen sztratoszférikus felmelegedés jelenségének – állítja a Severe Waether Europe szakportál elemzése. A hirtelen sztartoszférikus felmelegedés (Sudden Stratospheric Warming, SSW) miatt az előrejelzések szerint január elejétől jelentősen meggyengül a poláris légörvény, aminek komoly kihatása lesz Európa téli időjárására.
Hóban gázol taxihoz egy nő a New York-i Union Square-nél 2021. február 1-jén. A rendkívüli hidegbetörést a sarki légörvény széttöredezése okozza Forrás: MTI/EPA/Justin Lane
A légkör legalsó és legsűrűbb rétegét, a felszíntől nagyjából 10 és 15 kilométeres magasságig húzódó troposzférát
a légréteg hőmérsékletének folyamatos csökkenése jellemzi, ezer méterenként átlagosan 6,4 Celsius fokkal.
A troposzféra legfelső, 12 kilométer körüli magasságban húzódó rétegét, illetve a troposzféra és a sztratoszféra közötti átmeneti övezetet, a tropopauzát már a -52, -54 Celsius fok körüli hőmérséklet jellemzi.
A sztratoszféra panorámája egy SR-71-es magassági felderítőgép kabinjából, 24 ezer méter magasságból. A ritka levegő miatt ebben a magasságban már kezd befeketedni az égbolt Forrás: U.S. Air Force Photo
(A troposzféra a pólusok felett a legvékonyabb, átlagosan 8-10 kilométerrel, a trópusi övben pedig a legvastagabb, ahol a 15-18 kilométert is elérheti a vastagsága.) A troposzféra felett húzódó és 50 kilométeres magasságig terjedő sztratoszférát ezzel szemben viszont az jellemzi, hogy felfelé haladva fokozatosan emelkedik a hőmérséklete.
A sztartoszférában felfelé haladva emelkedik a hőmérséklet Fotó: Bakonyi Csillagászati Egyesület
Az Északi-sarkvidék felett minden évben kialakuló nagy poláris légörvény a sztratoszférát és a troposzférát is egyaránt érinti.
Ha széttöredezik a sarki légörvény, brutális hideg áraszthatja el a kontinenst
A teljes poláris légörvény általában novemberre alakul ki az északi féltekén, a napsugárzás intenzitásának fokozatos csökkenése miatt. Az alacsonyan beeső napsugarak egyre kevésbé képesek felmelegíteni az Arktisz feletti ózonréteget, ami miatt novembertől a sztratoszféra sarkvidék feletti zónája is fokozatosan lehűl.
Arktiszi táj az Északi-sark környékén Forrás: AFP
Viszont az alacsonyabb szélességi körökön az ózonréteg hőelnyelő hatása továbbra is melegen tartja a sztratoszférát, így egyre jelentősebb hőmérsékleti különbség keletkezik a sarkvidéki zóna valamint a mérsékelt-szubtrópusi öv légtömegei között. Ennek hatására a hideg és az enyhe terület határán egy markáns, és önmagába záródó légáramlás, a poláris légörvény jön létre.
A térkép az északi-sarki légtömeggel kapcsolatba hozott extrém hideget mutatja, ami télen elárasztotta az Egyesült Államok és Kanada területét. Sötét kék színnel jelölve, ahol a hőméséklet -35 Celsius-fokra zuhant Forrás: Goddard Earth Observing System/NASA
A téli időszakban, a sarkvidéki éjszaka beköszöntésével a troposzféra alsó rétegeiben is egyre alacsonyabbá válik a hőmérséklet, a sztratoszférában kialakuló poláris örvény mintegy lenyúlik a troposzférába.
A két légréteg szoros kölcsönhatásban áll egymással, ami bonyolult meteorológiai folyamatokat eredményez.
Ha a troposzférában erős a poláris légörvény, akkor ez megakadályozza, hogy a nagyon hideg sarkvidéki levegő szétáramoljon az alacsonyabb szélességi körök felé. Ha viszont a poláris légörvény meggyengül, kemény hideg áraszthatja el a sarkvidéktől sokkal délebbre fekvő területeket.
De mi okozhatja a poláris légörvény meggyengülését?
Az Északi-sarkvidék felett elhelyezkedő poláris légörvény hatására a talajhoz közelítve egyre dinamikusabbá válik a széljárás. A levegőáramlás intenzitását azonban sok minden befolyásolhatja, így többek között az időjárási frontok, vagy más egyéb külső tényezők. Ha egyszerre túl sok zavaró hatás lép fel, a poláris örvény hullámzani kezd, és ez olyan intenzívvé válhat, hogy kihat a troposzféra feletti légrétegre, a sztratoszférára is.
Sűrű hóesésben egy járókelő New Yorkban 2021. február 1-jén Forrás: MTI/EPA/Justin Lane
Ha kellően nagy a poláris örvény hullámzása, az erős, úgynevezett Rossby-hullámok hatására nyomásemelkedés kezdődik a sztratoszférában, ami viszont a sztratoszféra gyors felmelegedéséhez vezet. Előfordulhat, hogy néhány napon belül
akár 30-40 Celsius fokkal is megemelkedik a sztratoszféra hőmérséklete,
és ezt a szélsőségesen gyors hőmérsékletemelkedést nevezik SSW-nek, vagyis hirtelen sztratoszférikus felmelegedésnek.
Példa a szélsőséges téli időjárásra: hóvihar tombol Isztambulban Forrás: AFP/Bulent Kilic
A kialakuló SSW jelentősen meggyengíti, sőt, szét is töredezheti a poláris légörvényt, ennek pedig messzemenő kihatásai lehetnek a téli időjárásra. Ha a poláris légörvény cirkulációja megbomlik, nincs, ami visszatartsa a rendkívül hideg sarkvidéki légtömegek szétáradását, és a fagyos levegő hideg szelek formájában eláraszthatja Európát.
Nagy eséllyel hozhat jégkorszaki hideget a január
A hirtelen sztratoszférikus felmelegedés akkor következik be a meteorológiai szakirodalom szerint, amikor a sarkkör közelében nullára csökken, vagy negatív értéket vesz fel a zónaszél sebessége. Ez pedig a poláris légörvény széteséséhez vezet. A legmegbízhatóbb hosszú távú előrejelzési modellek (ECMWF, GFS) prognózisai szerint az idei év végén,
december 27-től erőteljes sztratoszférikus felmelegedés veszi kezdetét
az északi félteke ázsiai régiójából kiindulva.
Budapesti utcakép az 1987 januári "mesetél" napjaiból Forrás: MTI/Kleb Attila
December 30-ra az előre jelzett SSW elérheti a csúcspontját, ami miatt január első napjaiban elkezdődhet a poláris jégörvény összepréselődése, majd felbomlása. A modellszámítások szerint január elejére jelentősen meggyengülnek a zonális nyugati szelek, ami szintén a bekövetkező SSW esemény rendkívüli intenzitására utal.
Országúti pillanatkép a 2013 márciusi extrém havazás után Forrás: AFP/Szilárd Gergely
Minderre a térképes előrejelzések alapján is rendkívül nagy az esély.
Ha a poláris légörvény széttöredezik januárban, akkor a rendkívül hideg sarkvidéki légtömegek igen nagy valószínűséggel eláraszthatják Észak-Amerika és Európa legnagyobb részét, ez pedig kemény télies időjáráshoz vezet. Egyelőre még nem lehet természetesen biztosra venni a januári jégkorszaki hideget, de a modellszámítások alapján erre most sokkal nagyobb az esély, mint az elmúlt telek idején.
