Iσχυρά σήματα εμφανίζονται τώρα για ένα αποδιοργανωτικό στρωματοσφαιρικό φαινόμενο θέρμανσης στις αρχές Ιανουαρίου, πιθανόν να επηρεάσει την πορεία του χειμώνα.
1 min read
Μια εκδήλωση θέρμανσης ψηλά στη Στρατόσφαιρα φαίνεται πιθανό να ξεδιπλωθεί στις αρχές του νέου έτους 2021. Τα γεγονότα της στρωματοσφαιρικής θέρμανσης το χειμώνα, είναι πολύ σημαντικά, καθώς μπορούν να αλλάξουν την πορεία της χειμερινής καιρικής ανάπτυξης και να επηρεάσουν την παγκόσμια κυκλοφορία.
Ο «κύριος ηθοποιός» σε αυτά τα ισχυρά γεγονότα, είναι φυσικά το Polar Vortex . Συνδέει τον πυθμένα της ατμόσφαιρας (ο καιρός μας) με τη στρατόσφαιρα πάνω από αυτήν. Μια ισχυρή ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ αυτών των δύο στρωμάτων μπορεί να κλονίσει τα ίδια τα θεμέλια της ανάπτυξης του καιρού στο Βόρειο Ημισφαίριο.
ΤΙ ΕΙΝΑΙ Ο POLAR VORTEX;
Η ατμόσφαιρα πάνω μας έχει πολλά διαφορετικά στρώματα. Όλα τα σύννεφα και ο καιρός που αισθανόμαστε βρίσκονται στο χαμηλότερο μέρος της ατμόσφαιρας που ονομάζεται τροπόσφαιρα . Φτάνει έως και περίπου 8 χλμ. (5 μίλια) υψόμετρο πάνω από τις πολικές περιοχές και έως περίπου 14-16 χλμ.
Πάνω από αυτό, υπάρχει ένα διαφορετικό στρώμα που ονομάζεται στρατόσφαιρα . Αυτό το στρώμα έχει πάχος περίπου 30 km και είναι πολύ ξηρό. Οι τιμές πίεσης στην κορυφή της στρατόσφαιρας (~ 52km υψόμετρο) είναι 1000 φορές χαμηλότερες από ότι στο έδαφος! Σε αντίθεση με την τροπόσφαιρα, η θερμοκρασία στη στρατόσφαιρα αυξάνεται με το υψόμετρο. Μπορούμε να δούμε τα στρώματα της ατμόσφαιρας στην παρακάτω εικόνα, με τη στρατόσφαιρα σε πράσινες αποχρώσεις και την τροπόσφαιρα με μπλε στο κάτω μέρος. Η κόκκινη γραμμή δείχνει ωραία την εξέλιξη της θερμοκρασίας με ύψος πάνω από τη Γη.
Κάθε χρόνο καθώς πηγαίνουμε στο φθινόπωρο, ο βόρειος πόλος αρχίζει να κρυώνει. Η ηλιακή είσοδος στο βόρειο πόλο μειώνεται καθώς μειώνεται η γωνία των εισερχόμενων ηλιακών ακτίνων. Τελικά, η ηλιακή γωνία είναι τόσο χαμηλή, ώστε καμία άμεση ηλιακή ακτινοβολία δεν μπορεί να φτάσει στο βόρειο πόλο. Αυτό είναι γνωστό ως «πολική νύχτα» όταν ο Ήλιος παραμένει μόνιμα κάτω από τον ορίζοντα για μια ορισμένη περίοδο.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει το γράφημα εξέλιξης θερμοκρασίας για ένα χρόνο, στη μέση στρατόσφαιρα (10hpa / ~ 30km υψόμετρο). Μπορούμε να δούμε τον εποχιακό κύκλο θερμοκρασίας, ο οποίος αντιστοιχεί στη διάρκεια της ημέρας και στη γωνία του ηλιακού φωτός. Η θερμοκρασία αρχίζει να μειώνεται μόλις οι μέρες γίνουν μικρότερες (τέλη Ιουνίου-Ιουλίου) και αρχίζει αργά να αυξάνεται ξανά καθώς οι μέρες μεγαλώνουν πάλι (τέλη Δεκεμβρίου-Ιανουαρίου).
Η μείωση της θερμοκρασίας συμπίπτει επίσης με μια σταδιακή πτώση πίεσης στον βόρειο πόλο. Στη στρατόσφαιρα, η διαδικασία είναι η ίδια. Λόγω των μεταβολών της θερμοκρασίας στον πόλο και της αυξανόμενης διαφοράς θερμοκρασίας με τον θερμότερο αέρα πιο νότια και τα αποτελέσματα της περιστροφής της γης, μια περιοχή χαμηλής πίεσης αρχίζει να αναπτύσσεται κατά μήκος της στρατόσφαιρας. Είναι σχεδόν σαν ένας πολύ μεγάλος κυκλώνας, που καλύπτει ολόκληρο τον βόρειο πόλο, μέχρι τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη.
Η πολική δίνη δεν βρίσκεται μόνο στη στρατόσφαιρα, αλλά φτάνει μέχρι το έδαφος. Μπορούμε να δούμε στο παρακάτω παράδειγμα για τα τέλη Οκτωβρίου, πώς φαίνεται η πολική δίνη σε διαφορετικά υψόμετρα. Ουσιαστικά είναι μια μεγάλη κυκλική περιοχή κυκλοφορίας. Όσο χαμηλότερα πηγαίνουμε, τόσο πιο δυναμική ή «διαταράσσεται» είναι. Αυτό οφείλεται στις επιπτώσεις του εδάφους, όπως τα βουνά στην κυκλοφορία και τα μετεωρολογικά μέτωπα.
ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΛΙΑΚΗ ΔΥΝΑΜΗ
Πηγαίνοντας κατευθείαν στο σημείο, σας παρουσιάζουμε την υψηλή ανάλυση της πρόβλεψης του συμβάντος ξαφνικής στρατοσφαιρικής υπερθέρμανσης (SSW) στον βόρειο πόλο στις αρχές Ιανουαρίου 2021. Δείχνει το επίπεδο των 10 mb (~ 30km υψόμετρο), αποκαλύπτοντας ένα ισχυρό κύμα θέρμανσης ανάπτυξη από τον ασιατικό τομέα. Συμπιέζει την κρύα πολική δίνη, μειώνοντας σημαντικά τη δύναμή της. Θα μιλήσουμε παρακάτω για το πώς ακριβώς θα συμβεί αυτό και τι μπορεί να σημαίνει για τον χειμερινό καιρό.
Ως γενική αναφορά, συνήθως βλέπουμε την πολική δίνη στη στρατόσφαιρα στο επίπεδο των 10 mb / hPa. Αυτό είναι περίπου 28-32km (17-20 μίλια) υψόμετρο. Αυτό θεωρείται ότι βρίσκεται γύρω από τη μέση στρατόσφαιρα, και επομένως μια καλή αναπαράσταση της γενικής δυναμικής στη στρατόσφαιρα.
Κοιτάζοντας την τρέχουσα κατάσταση του πολικού στροβιλισμού στο επίπεδο των 10 mb, μπορούμε να το δούμε ως μια μεγάλη κυκλωνική περιοχή πάνω από το Βόρειο Ημισφαίριο, με κέντρο τη Γροιλανδία. Είναι πολύ κρύο στον πυρήνα του, με θερμοκρασίες κάτω των -80 ° C.
Προς την πλευρά του Ειρηνικού, βλέπουμε την αψίδα του, το στρατοσφαιρικό ψηλό, μερικές φορές ονομάζεται επίσης στρατοσφαιρική αντι-δίνη. Αυτό ονομάζεται μοτίβο κύματος-1 , καθώς υπάρχει μόνο 1 ara υψηλής πίεσης που επηρεάζει την πολική δίνη. Το γραφικό είναι από το Weatheriscool.com .
Η ισχύς της πολικής δίνης μετριέται συχνότερα από τη δύναμη των ανέμων μέσα σε αυτήν. Συνήθως, αυτό γίνεται με τη μέτρηση της ταχύτητας ανέμου της ζώνης (δυτικά προς ανατολικά) γύρω από τον πολικό κύκλο (γεωγραφικό πλάτος 60 ° Β) στο επίπεδο των 10 mb.
Ένα συμβάν SSW δηλώνεται επίσημα όταν οι ζωνικοί άνεμοι γύρω από τον πολικό κύκλο είναι μηδενικοί ή αρνητικοί. Αυτό σημαίνει ότι το στρατόσφαιρο ρεύμα εκτόξευσης αντιστρέφεται (από δυτικά σε ανατολικά) και το στρατοσφαιρικό υψηλό (αντι-δίνη) έχει αναλάβει. Συνήθως σημαίνει κατάρρευση του πολικού στροβιλισμού, ο οποίος μπορεί να έχει μια επικάλυψη προς τα κάτω προς την επιφάνεια, επηρεάζοντας την ανάπτυξη του χειμερινού καιρού.
Για παράδειγμα, έχουμε την πρόβλεψη του πολικού στροβίλου παρακάτω, για τον πολικό κύκλο στο επίπεδο των 10mb. Μπορούμε να δούμε ότι η πολική δίνη είναι επί του παρόντος αρκετά ισχυρή και πρόκειται να ενισχυθεί τις επόμενες μέρες. Είναι έτοιμο να εξασθενίσει προς το νέο έτος, με κάθε νέο υπολογισμό να αυξάνει την πιθανότητα για ένα σωστό συμβάν θέρμανσης της Στρατόσφαιρας.
Στην παρακάτω εικόνα μπορούμε να δούμε όμορφα τον τρέχοντα πολικό στρόβιλο (L) πάνω από τη Γροιλανδία και τον πολικό «αντι-δίνη» (H) πάνω από τον Βόρειο Ειρηνικό. Τα χρώματα δείχνουν την ταχύτητα του ανέμου.
Αλλά όπως έχουμε δει στο παραπάνω γράφημα, η πρόβλεψη δείχνει ότι η πολική δίνη γίνεται ισχυρότερη προς τα Χριστούγεννα. Ή το κάνει;
Η αύξηση της ταχύτητας του ανέμου στην πολική δίνη δεν σημαίνει πάντοτε ότι ενισχύεται καθεαυτή.
Όπως μπορούμε να δούμε από τις παρακάτω εικόνες, η αύξηση της ταχύτητας του ανέμου οφείλεται στην πραγματικότητα στο ότι αναπτύσσεται ένα νέο πολικό υψηλό από τον ασιατικό τομέα. Πρόκειται για ένα νέο μοτίβο κύματος-1, πιέζοντας έντονα προς την πολική δίνη και αυξάνοντας τη διαφορά πίεσης μεταξύ αυτών των δύο ισχυρών συστημάτων, και έτσι την ταχύτητα του ανέμου γύρω από τον πολικό κύκλο.
Μέχρι στιγμής, κοιτάζαμε τις ταχύτητες του ανέμου σε ένα επίπεδο στη στρατόσφαιρα. Αλλά τώρα θα δούμε ολόκληρο το στρώμα από την επιφάνεια μέχρι την κορυφή της στρατόσφαιρας. Η παρακάτω εικόνα είναι πολύ ευανάγνωστη. Δείχνει απλώς τη δύναμη των ζωνών (δυτικά) ανέμων με την πάροδο του χρόνου από την επιφάνεια έως και 50 χιλιόμετρα υψόμετρο.
Υπάρχουν μερικά γεγονότα που περιγράφονται στην παρακάτω εικόνα (από το Weatheriscool.com). Το μαύρο κουτί δείχνει τη φάση ενεργοποίησης της ταχύτητας ανέμου τις επόμενες ημέρες, όπως μόλις συζητήσαμε παραπάνω. Το μπλε πλαίσιο περιγράφει ορισμένα γεγονότα κοντά στην επιφάνεια, τα οποία θα συζητήσουμε στη συνέχεια.
Μπορούμε να δούμε στην προηγούμενη εικόνα, ότι στην περίοδο μεταξύ 27 και 29 Δεκεμβρίου, υπάρχει μια εξασθένιση στην κυκλοφορία στα κάτω στρώματα. Αυτό σχετίζεται στην πραγματικότητα με τα πρότυπα πίεσης στην τροπόσφαιρα, τα οποία μπορούμε να δούμε στους κανονικούς χάρτες.
Παρακάτω έχουμε το μοτίβο ανωμαλίας 500mb για αυτήν την περίοδο μετά τα Χριστούγεννα, το οποίο δείχνει ένα πολύ σημαντικό σύστημα υψηλής πίεσης πάνω από τον Βόρειο Ατλαντικό και τη Γροιλανδία. Συγχωνεύεται με άλλες περιοχές υψηλής πίεσης σε ολόκληρο τον Βόρειο Πόλο, δημιουργώντας μεγάλη διαταραχή στην κυκλοφορία του πολικού καιρού.
Αυτά τα “κύματα” καιρικές συνθήκες υψηλής πίεσης κοντά στην επιφάνεια παίζουν καθοριστικό ρόλο στην στρατόσφαιρα. Τέτοια ισχυρά γεγονότα μπορούν να εκτρέψουν πολύ ενέργεια / ορμή προς τα πάνω στη στρατόσφαιρα, προωθώντας κύματα πίεσης και θερμά κύματα.
Τα χαμηλότερα επίπεδα της στρατόσφαιρας βρίσκονται συνήθως στο επίπεδο των 100mb (υψόμετρο 15km). Το παρακάτω γράφημα από τον Simon Lee δείχνει την κατάσταση ισχύος της πολικής δίνης στα χαμηλότερα επίπεδα της στρατόσφαιρας. Μπορούμε να δούμε την πρώιμη δυνατή φάση (μπλε μπάρες). Γύρω από την περίοδο μετά τα Χριστούγεννα, οι αλλαγές καιρικών συνθηκών που συζητήσαμε παραπάνω φαίνεται να εξασθενίζουν σοβαρά την πολική δίνη στα πολύ κάτω επίπεδα της στρατόσφαιρας. Τα περισσότερα μέλη του συνόλου δείχνουν τη φάση αποδυνάμωσης που συμπίπτει με τις διαταραχές υψηλής πίεσης.
Κοιτάζοντας πίσω στην προηγούμενη γραφικό, τώρα ξέρουμε ποιο είναι το μπλε κουτί είναι. Τα κόκκινα βέλη δείχνουν πώς οι χαμηλότερες τιμές της ταχύτητας του ανέμου κινούνται προς τα πάνω με την πάροδο του χρόνου. Είναι ωραίο να δούμε πώς το πράσινο χρώμα κινείται πιο πάνω στη στρατόσφαιρα.
Αυτό είναι ένα αρκετά προφανές σήμα προς τα πάνω, που τείνει να απελευθερώνει πολλή ενέργεια καθώς φτάνει στην κορυφή της στρατόσφαιρας. Η διαταραχή και η κυματική ενέργεια απελευθερώνεται στη συνέχεια στην πάνω και τη μεσαία στρατόσφαιρα, εξασθενίζοντας την πολική δίνη και ολοκληρώνοντας σε ένα συμβάν SSW, στο κόκκινο κουτί . Υποδεικνύεται από την αρνητική (αντίστροφη) κατεύθυνση ανέμου στην άνω και μεσαία στρατόσφαιρα.
ΑΛΛΗΛΟΓΡΑΦΙΑ ΣΤΡΑΤΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ SUDDEN
Γνωρίζουμε τώρα ότι μια ισχυρή διαταραχή θα επηρεάσει τη στρατόσφαιρα. Αλλά πώς ακριβώς θα αναπτυχθεί το SSW; Θα δούμε την ακολουθία στην τελευταία πρόβλεψη μοντέλου GFS στις 20 Δεκεμβρίου, 12Z run.
Αυτή είναι η πιο επιθετική πρόβλεψη μέχρι στιγμής αυτή τη σεζόν, δείχνοντας ένα πολύ ισχυρό γεγονός SSW που ξεδιπλώνεται. Είναι πιθανό να προσαρμοστεί σημαντικά με νέους υπολογισμούς στο μέλλον, αλλά θα είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα μιας ισχυρής στρατοσφαιρικής ακολουθίας θέρμανσης.
Ταυτόχρονα, όταν η διαταραχή των κυμάτων από κάτω θα αρχίσει ήδη να κινείται προς τα πάνω, η πολική δίνη θα δέχεται επίθεση από ένα κύμα πίεσης που προχωρά. Ένα νέο κύμα θερμοκρασίας θα αρχίσει επίσης να κατακλύζει τις εξωτερικές περιοχές της πολικής δίνης.
Μέχρι το τέλος του έτους, το κύμα θέρμανσης θα ενταθεί, μαζί με το ισχυρό σύστημα υψηλής πίεσης από τον τομέα του Ειρηνικού-Ασίας. Αυτό θα συμπιέσει περαιτέρω την πολική δίνη, προκαλώντας «διαρροή» ενέργειας.
Για να δείξουμε πόσο ισχυρό είναι αυτό το κύμα θέρμανσης προβλέπεται, μπορούμε να δούμε την κορυφή της στρατόσφαιρας στο επίπεδο 1 mb (~ 50km υψόμετρο). Οι μέγιστες θερμοκρασίες στο κύμα θέρμανσης φτάνουν τους + 40 ° C (104 ° F)!
Πηγαίνοντας στο νέο έτος, η πολική δίνη εξασθενεί σημαντικά σε αυτό το σημείο, με τις θερμοκρασίες πυρήνα να διατηρούν περίπου τους -70 ° C, ο οποίος είναι αρκετά θερμότερος από το κανονικό. Μπορούμε να δούμε στη γωνία ότι ο ζωνικός άνεμος στον πολικό κύκλο είναι 0m / s, πράγμα που σημαίνει ότι αυτό θα χαρακτηριστεί επισήμως ως ένα σημαντικό στρατοσφαιρικό συμβάν θέρμανσης.
Λίγες μέρες αργότερα, η πολική δίνη χωρίζεται αποτελεσματικά σε δύο μέρη, από μια συμπίεση διπλού κύματος πίεσης. Το κύριο μέρος κινείται πάνω από τον ευρωατλαντικό τομέα, με μικρότερο λοβό πάνω από τη δυτική Βόρεια Αμερική. Δείχνει ουσιαστικά την πλήρη κυριαρχία του πολικού «αντι-στροβιλισμού» στον Βόρειο Πόλο και η πολική δίνη ηττήθηκε.
Πιο κάτω στο επίπεδο των 50mb (~ 20km υψόμετρο), μπορούμε να δούμε μια παρόμοια κατάσταση, πολύ λιγότερο έντονη, καθώς χρειάζεται λίγο χρόνο για να διαδώσει η διαδικασία προς τα κάτω. Η πολική δίνη είναι σχεδόν μη αναγνωρίσιμη, διασπάται σε 3 ξεχωριστούς πυρήνες. Ένα είναι πάνω από τη Βόρεια Αμερική, ένα πάνω από τη Βόρεια Ευρώπη και ένα πάνω από τον τομέα της Ανατολικής Ασίας.
ΚΑΙΡΟΣ ΣΤΟΝ ΣΤΡΑΤΟΣΦΑΡΙΚΟ ΚΟΣΜΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ
Φυσικά, όλοι θέλουμε να μάθουμε “τι σημαίνει αυτό για τον καιρό μας;” και «πόσο χιόνι θα πάρω από αυτό;». Αυτές είναι πολύ καλές ερωτήσεις και χρειάζονται λίγο χρόνο για να απαντηθούν. Πρέπει να δούμε πώς ακριβώς θα διεξαχθεί το συμβάν SSW (αν όχι καθόλου σε αυτήν τη δύναμη) πριν μπορέσουμε να προσομοιώσουμε τα σωστά καιρικά αποτελέσματα.
Όμως, μια καταρρέουσα δίνη αυξάνει πάντα τις πιθανότητες χειμερινού καιρού προς την Ευρώπη και τις ηπειρωτικές Ηνωμένες Πολιτείες. Πολλά εξαρτώνται από το πώς φαίνεται το υπάρχον μοτίβο πίεσης, ενώ τα εφέ από τη στρατόσφαιρα καταρρέουν από πάνω.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα αποτελέσματα μπορούν να «παραμορφωθούν» εν μέρει και δεν αισθανόμαστε μεγάλη αλλαγή στον καθημερινό καιρό μας. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, τα αποτελέσματα μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την κατανομή των καιρικών συστημάτων στο ημισφαίριο.
Το παρακάτω γραφικό παράδειγμα δείχνει τη μέση ανωμαλία θερμοκρασίας 0-30 ημέρες μετά από ένα σημαντικό συμβάν θέρμανσης στρατοσφαιρικών. Μπορούμε να δούμε τα κύρια αποτελέσματα ψύξης είναι σε όλη την Ευρασία και τις ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτή είναι μια μέση εικόνα, σε συνδυασμό με όλες τις γνωστές σημαντικές εκδηλώσεις θέρμανσης τα τελευταία 40 χρόνια. Έτσι, τα πραγματικά αποτελέσματα μπορούν να διαφέρουν από γεγονός σε γεγονός.
Κοιτάζοντας τις ανωμαλίες χιονόπτωσης, μπορούμε να δούμε την τάση για αυξημένη ποσότητα χιονοπτώσεων στις ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη.
Μια πολύ ισχυρή και διάσημη εκδήλωση SSW ξετυλίχθηκε ταυτόχρονα, στα πρόθυρα της νέας χρονιάς το χειμώνα 1984/1985. Παρακάτω έχουμε την εικόνα που δείχνει ανωμαλίες θερμοκρασίας 0-30 ημέρες μετά από αυτό το συμβάν SSW, θερμαίνοντας την πολική περιοχή και απελευθερώνοντας κρύο αέρα προς την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες.
Η παρακάτω εικόνα από το NOAA δείχνει την εξέλιξη της πίεσης κατά τη διάρκεια του χειμώνα του 1984/1985. Μπορούμε να δούμε ανωμαλίες υψηλής πίεσης στα ανώτερα στρώματα, συνδέοντας κάτω στην επιφάνεια και στέλνοντας την Αρκτική ταλάντωση σε αρνητική λειτουργία (κάτω γράφημα). Η Αρνητική ταλάντωση της Αρκτικής δείχνει μια διαταραγμένη πολική κυκλοφορία, χύνοντας τον κρύο αέρα από την Αρκτική και προς τα κάτω προς τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη.
Τέτοιος κρύος καιρός δεν πρόκειται να συμβεί με κάθε συμβάν SSW, αλλά η ιστορία μπορεί να μας δείξει τι είναι δυνατό. Ο χειμώνας 1984/1985 είναι γνωστό ότι είναι αρκετά κρύος, αλλά δεν γνωρίζουν πολλοί ότι ένα ισχυρό γεγονός SSW έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του καιρού του.
Θα σας ενημερώνουμε καθώς διατίθενται νέα δεδομένα και κυκλοφορούν πιο αξιόπιστες προβλέψεις. Θα εξετάσουμε επίσης πιθανά σενάρια ανάπτυξης καιρού, μετά το συμβάν SSW όταν / αν υλοποιηθεί.
