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. Wymagane pola są oznaczone *