POLARVIRVELN KRÅNGLAR ::: Del 3/3 Atmosfärens hjärtslag

Ett storskaligt atmosfäriskt fenomen har ändrat sin fas högt upp i atmosfären. Det kallas "atmosfärens hjärtslag QBO" och har haft en märkbar effekt på vintervädret hos oss. I kombination med El Niño har den påverkat vädermönstren under denna vintersäsong 2023/2024.

Quasi-Biennal Oscillation

QBO är en föränderlig vindanomali i den tropiska stratosfären. Dess närvaro har varit välkänd i många decennier, och den har spelat en roll i vintersäsongens mönsterutveckling.

Starka stratosfäriska vindar sågs i ett bälte tvärs över planeten vid ekvatorn. Ungefär var 14:e månad ändrar dessa vindar helt riktning från väst till öst, eller vice versa.

Det innebär att vindarna i den tropiska stratosfären växlar från väst till öst ungefär varje år.

Här ses en unik bild tagen 27.6 senaste sommar. Den visar väst-till-östliga vindar över hela jorden, från sydpolen (vänster sida) över ekvatorn till nordpolen (höger sida). I praktiken är det som att se igenom hela atmosfären.

Positiva värden indikerar västliga vindar, medan negativa värden indikerar ostliga vindar. Grafiken visar vindarna från ytan upp till cirka 48 km höjd. Några intresseområden som verkligen sticker ut är markerade:

• Gröna cirklar visar den mycket starka stratosfäriska vintercirkulationen över södra halvklotet. Detta är förknippat med en stark stratosfärisk polarvirvel över Sydpolen. På norra halvklotet är den stratosfäriska cirkulationen omvänd som den är på sommaren.

• Röda rutor visar den normala jetströmmen som vi känner den. Du kan se att jetströmmen för närvarande är starkare över södra halvklotet än den är i vinterläge.

• Svart låda är ett starkt område med negativa värden (ostliga vindar). Detta visar kvasi-biennal oscillation (QBO) ovanför ekvatorn, en regelbunden förskjutning i vindriktning från väst till öst.

De ostliga vindarna tog över

När sommaren led mot sitt slut började de ostliga vindarna på denna nivå att förstärkas när de så småningom sjönk ner från de höga nivåerna.

Denna förskjutning från västliga till östliga vindar är så regelbunden att den gav QBO smeknamnet "atmosfärens hjärtslag". Varje fas sjunker långsamt med tiden, från den mellersta stratosfären ner till toppen av troposfär.

Nedan visas en speciell graf där vi ser vindavvikelserna under de senaste 40 åren på cirka 24 km höjd. Det är ungefär som att se på ett hjärta som pulserar, skifta från en fas till en annan.

Så för att sammanfatta är QBO vindfasen i den tropiska stratosfären, som pulserar mellan den östliga och västliga fasen. Men hur påverkar dessa faser egentligen vintervädret då?

QBO OCH VINTERVÄDER

QBO är en viktig del av väderutvecklingen på vintern, eftersom den kan påverka den polära jetströmmen. Kraften och riktningen på vindarna i den polära jetströmmen kan förändras med QBO. Jetströmmen är ett viktigt atmosfäriskt inslag som formar vårt väder.

Beroende på QBO kan risken för vinterförhållanden på norra halvklotet variera beroende på var och en av faserna:

• När QBO är negativ (ostlig) finns det en ökad risk för en svagare jetström, plötsliga stratosfäriska uppvärmningshändelser och kallare vintrar hos oss i Europa men även i USA och Kanada.

• När QBO är positiv (västlig) ökar chansen för en starkare jetström och polär cirkulation. Det innebär en mildare vinter, eftersom den kallare luften är inlåst i polarområdena och har svårare att slå ut den starka cirkulationen.

Polarvirvelkollaps

Redan under sommaren 2023 kunde meteorologerna se en signal om ett högre tryck över den polära stratosfären, vilket indikerar en svagare polarvirvel och en svagare stratosfärisk vintercirkulation.

Det är vanligtvis förknippat med plötslig stratosfärisk uppvärmning (SSW). Dessa kraftfulla väderhändelser inträffar högt upp i den polära stratosfären men kommer vanligtvis att krascha ner och påverka vädret över hela norra halvklotet.

Det finns ett viktigt villkor för att en störningshändelse ska klassificeras som en plötslig stratosfärisk uppvärmningshändelse eller en fullständig kollaps. De stratosfäriska vindarna, som mestadels är västliga på vintern, måste vändas till ostliga.

En sådan stor händelse registrerades i början av januari 2021. Nedan kan du se temperaturen i mitten av stratosfären när den plötsliga stratosfäriska uppvärmningen pågick. Temperaturvågen spred sig helt över Nordpolen, klöv polarvirveln och bröt dess cirkulation.

Hur blir det i år då?

Baserat på de senaste prognosmodellerna förväntas det fullständiga sammanbrottet av polarvirveln i en stor plötslig stratosfärisk uppvärmning bli kortvarig. Efter det tyder prognosgenomsnittet på att virveln kommer att upphöra med sina spektakel och stärkas igen till sin normala hastighet.

Även om polarvirveln i mitten av stratosfären tenderar att återhämta sig snabbt efter dessa störningar, kan eventuella effekter på den troposfäriska jetströmmen och dess vädermönster potentiellt hålla i sig ett tag. Detta innebär inte automatiskt fler kalluftsutbrott som vi har sett i början av januari, men ger oss en förvarning om att risken för dessa händelser är något högre under de kommande veckorna.

Figuren ovan visar observerad och prognostiserad (NOAA GEFSv12) vindhastighet i polarvirveln jämfört med det naturliga variationsområdet (svag skuggning). Baserat på prognosen från den 15 januari 2024 kommer de stratosfäriska polarvirvelvindarna att minska till noll och precis nå tröskeln för en stor plötslig stratosfärisk uppvärmning under de närmaste dagarna eller två ( räknat från 15.1 ). Denna stora uppvärmningsstatus kommer att vara kortvarig och vindarna väntas bli västliga igen och förstärkas till sitt nära normala tillstånd under slutet av januari.

Virveln kan till och med bli starkare än normalt, baserat på genomsnittet av alla enskilda prognoser, men det utfallet är osäkert på grund av den stora variationen i de enskilda prognoserna. NOAA-bild av Laura Ciasto.

The polar vortex is acting up | NOAA Climate.gov

Det blev inte någon kollaps i år

Figuren nedan visar läget 10.1 ( vänster ) och två veckor senare 25.1. ( höger )

Polarvirveln höll på dela sig men gick sedan ihop igen. Vi kan också se hur den kalla massan nu förflyttat sig till Grönland bort från Skandinavien men hålls kvar i Arktis, Kanada och Norra USA.

Kopplingen mellan ett varmare Arktis och kallare vintrar hos oss

Vissa forskare tror att störningar i polarvirveln och förändringar i jetströmmen drivs av uppvärmningen i Arktis, som under ett antal år värmts upp ungefär fyra gånger snabbare än resten av planeten.

Idén har fått draghjälp sedan i en artikel från 2012 av Jennifer Francis, en senior forskare vid Woodwell Climate Research Center i Massachusetts. Den fann att när Arktis värms upp leder skillnaden mellan de kalla temperaturerna i norr och de varma temperaturerna i söder till en svagare, vågigare jetström, som pressar mycket kall luft söderut.

Hennes mycket omdebatterade artikel blev startskottet för mer forskning inom detta framväxande vetenskapsområde.

År 2021 publicerade Judah Cohen, klimatolog vid Massachusetts Institute of Technology, forskning som visade att snabb uppvärmning i delar av Arktis, i kombination med stora snöfall i Sibirien, gjorde jetströmmen mer vågig och slog polarvirveln ur kurs.

Vetenskapen är dock fortfarande mycket oklar, och andra har sagt att kopplingarna mellan uppvärmningen av Arktis och köldknäpparna är långt ifrån klarlagda.

Även om det har funnits ett antal mycket kalla vintrar på norra halvklotet som sammanfallit med varma arktiska vintrar, är svårigheten att skilja orsak från verkan, säger James Screen, professor i klimatvetenskap vid Exeter University, vars egen forskning drog slutsatsen att arktisk uppvärmning inte är en utlösande faktor för kallare vintrar.

Länkar :

1. What Is the Polar Vortex and How Does It Influence Weather? in: Bulletin of the American Meteorological Society Volume 98 Issue 1 (2017) (ametsoc.org)

2. Quasi-Biennial Oscillation (QBO) - Met Office

3. baldwin0101.pdf (noaa.gov)

4. A Stratospheric wind anomaly is developing over the Equator, expected to impact the Weather along the El Nino in the next Winter Season » Severe Weather Europe (severe-weather.eu)