Was genau ist der Polarwirbel und wie wirkt er sich auf das Wetter aus?

Was genau ist der Polarwirbel und wie wirkt er sich auf das Wetter aus?

Anfang Februar 2021 Ein großer Schneesturm traf den Nordosten der Vereinigten Staaten, mit einigen Bereichen weit über erhalten zwei Fuß Schnee. Nur wenige Wochen zuvor hatte Spanien erlebt ein historischer und tödlicher Schneesturm und gefährlich niedrige Temperaturen. Nordsibirien ist kein Unbekannter für Kälte, aber Mitte Januar 2021 einige sibirische Städte gemeldete Temperaturen unter minus 70 ° F (minus 56 ° C). Medien-Schlagzeilen deuten darauf hin Der polare Wirbel ist angekommen, als wäre es eine Art Eistornado, der überall winterliches Chaos anrichtet.

As atmosphärisch WissenschaftlerWir erschrecken, wenn der Begriff Polarwirbel verwendet wird, um sich lose auf Explosionen von kaltem Wetter zu beziehen. Das tatsächliche Polarwirbel Ich kann keinen Schnee in Ihren Garten legen, aber Änderungen im Polarwirbel können die Würfel für winterliches Wetter laden - und dieses Jahr haben die Würfel Yahtzee gewürfelt.

Was genau ist der Polarwirbel und wie wirkt er sich auf das Wetter aus?Ein schwacher Polarwirbel Anfang 2021 erzeugte einen kurvigen Jetstream, der Kälte- und Winterstürme in den Nordosten der USA brachte AP Photo / John Minchillo

Die Winde des Winters

Der polare Wirbel ist ein riesiger dreidimensionaler Windring, der den Nord- und Südpol im Winter jeder Hemisphäre umgibt. Diese Winde befinden sich etwa 10 bis 30 Kilometer über der Erdoberfläche in der Schicht der Atmosphäre, die als Stratosphäre. Sie blasen von West nach Ost mit anhaltenden Geschwindigkeiten von leicht über 100 km / h. In der Dunkelheit der Winter PolarnachtDie Temperaturen innerhalb des polaren Wirbels können leicht unter minus 110 ° C fallen.

Zum Glück für alle erscheint der stratosphärische Polarwirbel selbst nicht vor Ihrer Haustür. Der polare Wirbel beeinflusst zwar das Winterwetter, ist aber eher wie ein Domino - wenn er umgeworfen wird, kann er eine Kette von Ereignissen auslösen, die später zu wildem Wetter führen.

Die Stärke des polaren Wirbels kann im Winter stark variieren, und diese Variationen können zu Verschiebungen in der Stärke und Position des Wirbels führen Jet-Stream, der schnell fließende Luftstrom in der Troposphäre unter dem Polarwirbel. Wenn sich der Jetstream ändert, wirkt sich dies auf die Bewegung von Wettersystemen aus, wodurch verschiedene Teile der Welt viel wärmer oder kälter oder viel feuchter oder trockener werden.

Die Störung des Polarwirbels zu Beginn des Jahres 2021 war dramatisch. Zachary Lawerence / CIRES / NOAA.

Der Dominoeffekt

Da die Erdatmosphäre eine riesige Luftschale ist, die sich wie eine Flüssigkeit bewegt, ist der polare Wirbel mit dem Wetter verbunden, das sich in tieferen Lagen um die Erde bewegt. Normale Schwankungen des Strahls und des Wetters können die Struktur des Wirbels in der Stratosphäre stören. Wie ein Gummiband kehrt der Wirbel normalerweise zu seiner normalen Form und Größe zurück und behält seine starken Winde und niedrigen Temperaturen bei.

Was genau ist der Polarwirbel und wie wirkt er sich auf das Wetter aus?Zwischen Dezember (links) und Januar (rechts) bewegte sich der Polarwirbel vollständig vom Nordpol weg und verlor viel von seiner strukturellen Integrität. Zachary Lawrence / CIRES / NOAA

Aber manchmal können diese Wetter- und Jetstream-Variationen den Polarwirbel aus dem Gleichgewicht bringen und erhebliche Wackelbewegungen in Form, Lage, Temperaturen und Wind verursachen. Wenn dies geschieht, beginnt die strukturelle Integrität des polaren Wirbels zusammenzubrechen. Wenn dies über einen bestimmten Zeitraum oft genug geschieht, kann alles mit dem Polarwirbel durcheinander geraten, wenn die Winde zusammenbrechen und sich der Wirbel erwärmt.

Was genau ist der Polarwirbel und wie wirkt er sich auf das Wetter aus? Als sich der polare Wirbel zwischen Dezember und Januar verformte, wurde der Jetstream viel welliger und brachte kalte Stürme weiter nach Süden. Zachary Lawrence / CIRES / NOAA

Genau das hat sich in diesem Jahr entwickelt: Am 5. Januar wurde der Polarwirbel durch ein Ereignis namens a völlig aus dem Gleichgewicht gebracht plötzliche Erwärmung der Stratosphäre. Plötzliche Erwärmung der Stratosphäre ist der technische Name für diese heftigen Störungen, die den Wirbel stark verzerren und schwächen, ihn von der Stange stoßen oder sogar auseinander reißen. In diesem Fall steigen die Temperaturen in der normalerweise kalten polaren Stratosphäre innerhalb weniger Tage explosionsartig um bis zu 90 ° C - daher der Name dieser Ereignisse.

Zu diesem Zeitpunkt ist der Domino umgekippt: Schließlich spürt der Strahl die Auswirkungen des geschwächten Polarwirbels oben und kann anfangen, sich zu wellen. Wenn der Jetstream wellig wird, kann er weiter nach Süden abfallen und kalte Luft und Winterstürme mit sich bringen.

Das Ereignis vom Januar 2021 drückte den Polarwirbel von seiner normalen Position über dem Nordpol bis nach Europa und Sibirien und zog ihn dabei fast mehrmals auseinander. Es kann Wochen oder Monate dauern, bis sich der Polarwirbel von so etwas erholt hat. Während sich der Wirbel wieder zusammenfügt, kann der wellige, kurvige Jetstream kalte arktische Luft und Winterstürme in die USA und nach Europa bringen, während ungewöhnlich warmes Wetter in den hohen Norden gelangt.

Ein starker Polarwirbel bedeutet wärmeres, nicht kälteres Wetter

In einigen Wintern beeinflussen Wettersysteme den polaren Wirbel kaum, so dass der Wirbel bei schnelleren Winden kälter wird. Dies kann den gegenteiligen Effekt auf den Jetstream haben und dazu führen, dass kalte arktische Luft aus den Polarregionen im Norden eingeschlossen bleibt. Dies geschah im Winter 2020 auf der Nordhalbkugel, als die Der polare Wirbel war außerordentlich stark und viele Regionen erlebte einen außergewöhnlich warmen und milden Winter.

Es ist falsch, einen kalten Luftstoß als polaren Wirbel zu bezeichnen. Das Verhalten des Polarwirbels deutet nicht nur auf kälteres Wetter hin, sondern kann auch auf viel wärmeres Wetter hinweisen. Meistens hat der Polarwirbel wenig Einfluss auf das Winterwetter, da er wie normal kilometerweit über der Oberfläche fließt. Durch die Vorhersage und Überwachung großer Störungen des Polarwirbels können wir jedoch die Kette von Ereignissen vorhersehen, die möglicherweise Schnee und kaltes Wetter vor Ihrer Haustür hinterlassen.

Über den Autor

Zachary Lawrence, wissenschaftlicher Mitarbeiter, University of Colorado Boulder und Amy Butler, Wissenschaftlerin für Chemie und Klimaprozesse, National Oceanic and Atmospheric Administration

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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