Polarny Jet Stream a wiry polarne podczas północnoatlantyckiej oscylacji (NAO)

No mamy w końcu listopad. Były zimy gdy był już o tej porze śnieg. Polarny prąd strumieniowy, czyli polarny jet stream może sprawić taką niespodziankę, że już na początku wrześniu czy pod koniec maja mogą pojawić się nie tylko przymrozki, ale i nawet krótkotrwałe opady śniegu na nizinach średnich szerokości.
Wszystko zależy od tego, jak daleko na niskie szerokości będą trafiać coraz częściej masy polarno-arktycznego powietrza. I na odwrót. Na wysokie szerokości będą trafiać coraz częściej masy tropikalno-zwrotnikowego powietrza.

—–
Rys.1. Polarny jet stream nad Ameryką Północną.
—-
A więc, może dojść do takiej sytuacji, że nad kołem biegunowym i nawet nad biegunem północnym będzie znacznie cieplej niż w Europie, Azji czy Ameryce Północnej. Np. tak było gdy w lutym-marcu 2018 było zimniej w Europie Środkowej niż na samym biegunie północnym.
Wolno meandrujący polarny jet stream gdy wywołuje silne wzmocnienie arktyczne, czyli spadek różnicy temperatur pomiędzy biegunem północnym a równikiem, wygląda na obszarach polarnych jak falowód sinusoidalny (fala Rossby’ego) (Brian J. Hoskins & David J. Karoly, 1981), Brian J. Hoskins & Tercio Ambrizzi, 1993). Daleko pod wgłębieniami po stronie niskich szerokości sięga gorące powietrze znad zwrotników. A po stronie wysokich szerokości sięga mroźne powietrze polarne.
Nauka o klimacie w swoim serwisie pisze:
Dzięki gromadzeniu się energii w falowodzie, może dochodzić do powstawania rezonansu, czyli wzrostu amplitudy fali. Jest to możliwe dzięki zgodnemu działaniu dwóch efektów (Jule G. Charney & John G, DeVore, 1979)  (Vladimir Petoukhov i in., 2013, Vladmir Petoukhov i in., 2016):
  • faktu, że atmosfera jest to cienka warstwa płynu (przypominamy że płyny to ciecze i gazy, a 75% masy atmosfery znajduje się w warstwie do ok. 10 km, co przy promieniu planety 6400 km jest bardzo niewielką wartością) na obracającej się planecie, która w dodatku nie jest stabilna: zawsze znajdziemy gdzieś sąsiadujące ze sobą masy chłodnego i ciepłego powietrza – te pierwsze, jako gęstsze, zawsze będą próbowały wpychać się pod drugie (fale swobodne),
  • wpływu cech podłoża na przepływy powietrza: wysokie łańcuchy górskie (na przykład Alpy czy Góry Skaliste) albo kontrasty temperatury między lądem i oceanem mogą zmieniać jego trajektorię (fale wymuszone).
Fala Rossby’ego na wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej charakteryzuje się tym, że często zdarza się tak, że w porze letniej falowód tworzy specyficzne wypustki (6-8), gdzie w strefie polarnej powstają niże, a w strefie zwrotnikowej wyże.
—–
Rys:2. Zablokowana fala Rossby’ego „uwięziona” w atmosferycznym falowodzie.
—–
Granica stratosferycznego wiatru, czyli polarnego jet streamu, to jest front polarny, strefa opadów deszczu i burz, czyli zderzenie mas zwrotnikowego powietrza z masami polarnego. Te strefa jest znacznie słabsza, gdy jet stream płynie wolno sinusoidalnie. Wtedy też na dłużej powstają wzorce pogodowe takie jak długotrwałe okresy nadmiernych susz, w tym dość częstych fal upałów i susz czy też z drugiej strony okresy nadmiernych opadów deszczu, w tym także dość częstych powodzi.
Tak np. było w Europie, gdy fale upałów w 2003 roku (kilkadziesiąt tysięcy ofiar śmiertelnych) czy w 2018 roku (pamiętne pożary w Grecji i Skandynawii), rekordowe pożary w Kanadzie w 2016 roku czy atak zimy na przełomie stycznia i lutego 2018 roku w Ameryce Północnej (Michael Mann, 2019).
Pod względem meteorologicznym, gdy podczas dodatniej fazy oscylacji północnoatlantyckiej (NAO) normalnie stabilnie płynie polarny prąd strumieniowy, mamy stały wyż azorski nad Wyspami Kanaryjskimi bliżej północno-zachodniej Afryki po stronie zwrotnikowo-tropikalnych mas powietrza oraz stały niż islandzki, który kształtuje się wówczas po drugiej stronie frontu polarnego w strefie mas powietrza polarno-arktycznego. Wtedy jest ciepło we wschodniej części USA oraz w północnej Europie. Natomiast chłodno i sucho jest na południu Europy i w basenie Morza Śródziemnego, a w północno-wschodniej Kanadzie i na zachodniej Grenlandii jest jest nie tylko chłodno, ale i dodatkowo też więcej lodu morskiego.
Z kolei, gdy podczas ujemnej fazy NAO polarny jet stream silnie meandruje, to wprawdzie jest na tym samym mniej więcej miejscu, zarówno, wyż azorski, jak i niż islandzki, ale ten drugi jest już pod wpływem zwrotnikowo-tropikalnych mas powietrza. Wówczas jest dość często bardzo chłodno i śnieżnie we wschodniej części USA (wówczas mamy tam często do czynienia z polarnymi mroźnymi i burzowymi wiatrami tzw. Nor’easterami, czyli bombami cyklonowymi) oraz chłodno i sucho w północnej Europie. Natomiast jest ciepło i mokro na południu Europy i w basenie Morza Śródziemnego oraz ciepło, ale z mniejszą ilością lodu, w północno-wschodniej Kanadzie i na zachodniej Grenlandii.
—–
Rys.3. ujemna i dodatnia faza oscylacji północnoatlantyckiej. Pierwsza przy falującym wolno polarnym jet streamie, a druga przy szybko płynącym polarnym jet streamie.
—–
Oczywiście zimą też dają o sobie znać tzw. wiry polarne, dość częste w Nowej Anglii, a nawet dalej w północno-wschodniej części USA i na wschodnich wybrzeżach Labradoru, które stają się silniejsze im wolniej zaczyna meandrować polarny jet stream. Nieco rzadziej, ale również w Europie one też występują. Np. tak było zimą na przełomie lutego i marca 2018 roku. To właśnie wtedy zaobserwowano, że któregoś dnia temperatura w Warszawie była chłodniejsza niż na samym biegunie północnym.
Wszystkie te zawirowania pogodowe mają związek z naturalną długofalową zmiennością, na którą nakładają się antropogeniczne zmiany klimatu. Coraz częstsza obecność wolno meandrującego polarnego prądu strumieniowego jest związana z nierównowagą konwekcyjno-radiacyjną, to znaczy z tym, że do układu ziemskiego wchodzi więcej energii niż z niego wychodzi w kosmos. Kiedy nastąpi kolejna równowaga konwekcyjno-radiacyjna oznaczająca, np. po zatrzymaniu emisji gazów cieplarnianych antropogenicznego pochodzenia, to polarny prąd strumieniowy może znowu przyspieszyć, ale już przy wyższej temperaturze globalnej.
—–
Rys.4. Z lewej strony stabilny wir polarny nad biegunem północnym przy silnym, szybko płynącym jet streamie. Z prawej strony wir polarny falujący sięgający swoimi jęzorami daleko na niskie szerokości geograficzne przy słabym, wolno meandrującym jet streamie.
—–
Michael Mann wraz ze swoim zespołem badawczym oszacował w swej pracy z 2018 roku (Michael E. Mann, 2018), że nawet jak zostaną wyeliminowane na świecie aerozole, zwłaszcza na uprzemysłowionych średnich szerokościach geograficznych (głównie w Indiach i w Chinach), to większy strumień promieni słonecznych ogrzeje te szerokości na tyle silnie, że mogą być tak samo ciepłe, a może nawet cieplejsze niż wysokie szerokości polarne, a to będzie oznaczało na pewien czas powrót polarnego jet streamu, czyli znowu szybko i wartko płynącego wiatru stratosferycznego, taki jaki był jeszcze pół wieku temu.
Jednak dalsze emisje gazów cieplarnianych znowu sprawią, że nastąpi wzmocnienie arktyczne i różnica temperatur pomiędzy biegunem północnym a równikiem znowu mocno się zmniejszy, co może oznaczać jeszcze silniejsze wzmocnienie ekstremalnych zjawisk pogodowych.
—–

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *