مفهوم گرداب قطبی یا سردچال قطب شمال

در اواخر فوریه سال جاری، بحث آب و هوا در خصوص گرداب قطبی زیاد شد و این احتمال وجود داشت که سرمای شدید نمونه دیگری از تغییرات آب و هوایی به دلیل گرم شدن کره زمین باشد. در این پست، با دو متخصص NOAA در مورد رویداد ویرانگر سرمای شدید، گرداب قطبی و ارتباط احتمالی با گرمایش زمین صحبت شده است.

گرداب قطبی در مقابل جریان جت قطبی

گرداب قطبی قطب شمال گروهی از بادهای شدید غربی است که هر فصل زمستان در فاصله 10 تا 30 مایلی بالاتر از قطب شمال در استراتوسفر شکل می گیرد. بادها حوض بزرگی از هوای بسیار سرد را در بر گرفته اند.

به گفته امی باتلر، کارشناس استراتوسفر NOAA، مردم اغلب گرداب قطبی را با جریان جت قطبی اشتباه می گیرند، اما این دو در لایه های کاملاً جدا از جو قرار دارند. جریان جت قطبی در تروپوسفر، در ارتفاعات بین 5-9 مایل از سطح رخ می دهد و مرز بین توده های هوای سطحی را مشخص می کند، هوای گرمتر، عرض جغرافیایی متوسط ​​و هوای سردتر و قطبی را جدا می کند. این جریان جت قطبی است که نقش مهمی در هوای زمستانی روزانه ما در عرض های میانی عرض جغرافیایی ایفا می کند، نه گرداب قطبی.

گرداب قطبی و هوای زمستانی

گرداب قطبی همیشه بر آب و هوای زمستان در عرض جغرافیایی میانی تأثیر نمی گذارد. با وجود این، تأثیرات می تواند شدید باشد. به عنوان مثال، هنگامی که گرداب قطبی به ویژه قوی است، بخار جت قطبی تمایل دارد تا بیشتر در شمال بماند و جریان منطقه ای بیشتری با پیچ و تاب کمتری را نشان دهد. از نظر سطح، این حالت استراتوسفری پایدار اغلب با آب و هوای سردتر از معمول قطب شمال و آب و هوای معتدل تر از حد معمول در عرض جغرافیایی میانی همراه است. نوسان قطب شمال، که الگوهای باد و فشار هوا در مقیاس نیمکره را دنبال می کند، اغلب مثبت است.

در سوی دیگر، گرداب قطبی گهگاه هنگامی که امواج بخصوص جوی قوی در تروپوسفر به سمت استراتوسفر می شکنند، از بین می رود. گرداب کند می شود و ممکن است تکان بخورد، از قطب خارج شود، به چند لوب تقسیم شود یا در شدیدترین موارد موقتا جهت معکوس داشته باشد. این اختلالات یک ویژگی مشترک دارند: افزایش دمای استراتوسفر قطبی، به همین دلیل آنها را گرم شدن ناگهانی استراتوسفری می نامند.

در هفته های پس از تحول استراتوسفری، جریان جت قطبی اغلب شکل موجی ایجاد می کند، با فرورفتگی های عمیق و برآمدگی های تند که می تواند برای روزها تقریباً ثابت بماند. ماهیت دقیق تعامل اینکه چگونه جت قطبی اختلال در گرداب قطبی را "احساس" می کند و چرا واکنش نشان می دهد، به طور کامل درک نشده است. در زیر پشته های فشار قوی، هوای گرم از شمال به قسمتهایی از قطب شمال سرازیر می شود و اغلب باعث ذوب شدید می شود، در حالی که هوای قطبی گودالهای کم فشار را پر می کند و شرایط زمستانی را به جنوب بیشتر از حد متوسط ​​می رساند. نوسان قطب شمال اغلب وارد فاز منفی خود می شود.

گرداب قطبی و سرمای شدید فوریه 2021 در جنوب مرکزی ایالات متحده

به گفته باتلر ، فرض بر این است که گرداب قطبی در طوفان شدید آب و هوای زمستانی که در اواخر فوریه دشت های جنوبی را تحت تأثیر قرار داد، نقش داشته است. تحقیقات زیادی وجود دارد که اختلالات گرداب قطبی استراتوسفر را با شیوع شدید هوای سرد در عرض جغرافیایی میانی ایالات متحده یا اوراسیا را چند هفته بعد مرتبط می کند.

گرداب قطبی و گرم شدن کره زمین

از جمله سوالاتی که خوانندگان معمولا می پرسند این است که آیا گرمایش زمین بر گرداب قطبی به گونه ای تأثیر می گذارد که به طرز متناقضی احتمال شیوع شدید آب و هوای زمستانی در عرض های میانی را بیشتر کند؟ به گفته باتلر، این ایده آنقدرها هم که در نگاه اول به نظر می رسد عجیب نیست.

 باتلر می گوید: "به عنوان مثال ، اختلال در گرداب قطبی زمانی رخ می دهد که گرداب از زیر موج های بزرگ جوی که در اطراف تروپوسفر جریان دارند از پایین برخورد می کند. امواج همیشه وجود دارند، اما هر چیزی که قدرت یا موقعیت آنها را تغییر دهد، از جمله تغییرات دمای سطح و فشار ناشی از از دست رفتن یخ دریا، می تواند به طور بالقوه بر گرداب قطبی تأثیر بگذارد. بنابراین ایده این است که حتی اگر روند گرمایش کلی داریم، اما ممکن است در برخی از نقاط، شدت رویدادهای آب و هوایی زمستانی را افزایش دهد. "

از جمله احتمالات این است که محل "ترجیح داده" گرداب قطبی ممکن است نسبت به تغییرات منطقه ای در پوشش یخ دریا حساس باشد. به عنوان مثال، یک مطالعه میزان یخ کمتر از متوسط ​​فوریه دریای بارنت در شرق قطب شمال و دریای کارا را با تغییر در گرداب قطبی به سمت اوراسیا بین دهه 1980 و 2000 مرتبط کرد. جابجایی گرداب با زمستانهای سردتر از متوسط ​​در سراسر سیبری و عرض جغرافیایی میانی اوراسیای مرکزی همراه بود.

روند مشخصی وجود ندارد ، اما داده های محدودی وجود دارد

اما در حالی که این فرضیه قابل قبول است، باتلر گفت: "من فکر نمی کنم هیچ شواهد قانع کننده ای برای روند طولانی مدت در گرداب قطبی وجود داشته باشد. آنچه ما در پرونده ثبت می کنیم این دوره بسیار جالب در دهه 1990 است، زمانی که هیچ رویداد گرمایش ناگهانی استراتوسفری در قطب شمال مشاهده نشد. به عبارت دیگر، گرداب قوی و پایدار بود. اما سپس آنها در اواخر دهه 1990 دوباره شروع به کار کردند و در دهه بعد تقریباً هر سال یک مورد وجود داشت. بنابراین در اوایل دهه 2010 پنجره ای از زمان وجود داشت که به نظر می رسید ممکن است گرایش به سمت وضعیتهای ضعیف تر، مختل شده یا تغییر یافته گرداب قطبی قطب شمال وجود داشته باشد. اما این امر ادامه نیافته است و به نظر می رسد آغاز یک روند بوده است، تنوع طبیعی بوده یا شاید فقط یک بازگشت از سکوت دهه 1990 بوده است.