Арктический полярный вихрь полностью изменил направление, вызвав рекордный пик озона в регионе

В начале прошлого месяца арктический вихрь — масса холодного воздуха, циркулирующая над полюсом, — полностью изменил свою траекторию. Если сначала ветры дули с востока на запад, то теперь они дуют в противоположном направлении. Эффект разворота очень значителен и входит в число 6 наиболее интенсивных явлений такого рода с 1979 года. Это явление вызвало рекордный пик концентрации озона в регионе и может иметь серьезные последствия для глобальных погодных условий.

Полярные вихри — это холодные, высотные ветры, которые циркулируют над полюсами в зимние месяцы. Они возникают в стратосфере (50 километров над поверхностью Земли), когда полюса обращены в сторону от Солнца. Возникающий при этом температурный контраст создает интенсивные ветры со скоростью до 250 км/ч, дующие с запада на восток, то есть против часовой стрелки.

Однако иногда полярные вихри временно меняют свое направление, как это произошло в Арктике с 4 марта. Развороты могут длиться от нескольких дней до нескольких месяцев и вызваны внезапным потеплением стратосферы, особенно когда температура повышается на 50 °C за несколько дней.

Это, в свою очередь, приводит к тому, что холодные ветры проникают в тропосферу (самую нижнюю часть атмосферы), в результате чего температура поверхности становится чрезвычайно низкой и может достигать субполярных широт. Следует отметить, что событие 4 марта стало вторым разворотом арктического полярного вихря в этом году, предыдущий произошел в январе. Оно продолжалось несколько дней и вызвало похолодание в центральной части США.

Одно из самых сильных инверсий с 1979 года

Стратосферное потепление вызывается планетарными волнами (или волнами Россби) - крупномасштабными пульсациями в атмосферных воздушных потоках, которые распространяются на несколько тысяч километров. Эти колебания возникают естественным образом в результате вращения планеты и иногда могут нарушать температурный режим атмосферы.

На планетарные волны также влияют различные факторы, такие как рельеф Земли, солнечная радиация и взаимодействие между теплыми и холодными воздушными массами. Достигая стратосферы, эти волны могут взаимодействовать с полярными вихрями и нарушать их циркуляцию. Когда вихри сильны и стабильны, они помогают удерживать холодный воздух в полярных областях. С другой стороны, когда они нарушаются или ослабевают, холодный воздух уходит в более низкие широты.

В начале марта планетарные волны пронеслись через северную полярную стратосферу, значительно повысив ее температуру. "Мы называем это явление "внезапным потеплением стратосферы", и оно может привести к изменению направления вихря", — рассказала эксперт Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) Эми Батлер. "Это существенное изменение направления вихря со скоростью до - 20,5 м/с, что позволяет отнести его к 6 наиболее интенсивным событиям такого рода с 1979 года", — говорит она.

Однако это событие не вызвало зимних температурных волн. Вместо этого оно привело к рекордному росту концентрации озона на арктическом полюсе. Более того, хотя эта последняя инверсия не вызвала никаких серьезных метеорологических нарушений, пока неизвестно, как именно может измениться вихрь по мере потепления планеты. Тем не менее по мнению экспертов, траектория арктического полярного вихря должна прийти в норму в течение нескольких дней.

Во многом неизвестное явление

Остаются и другие неизвестные факторы, которые могут повлиять на разрушение полярных вихрей и потепление стратосферы. Например, большинство климатических моделей указывают на то, что события, связанные с разворотом, происходят чаще в зимы с Эль-Ниньо и Ла-Нинья, чем в нейтральные зимы (т.е. зимы, свободные от обоих явлений). Из 42 событий, выявленных в наборе данных реанализа ERA5, 17 произошли в зимы Эль-Ниньо, 16 - в зимы Ла-Нинья и только 9 - в нейтральные зимы.

Исторические данные согласуются с этими оценками, указывая, в частности, на то, что распад полярного вихря и внезапное потепление стратосферы почти так же вероятны во время Ла-Нинья, как и во время Эль-Ниньо. Однако по логике вещей это не должно быть возможным, учитывая, что эти два эффекта противоположны друг другу.

С другой стороны, другие, более совершенные модели предполагают, что разворот полярного вихря должен происходить чаще во время Эль-Ниньо, что противоречит историческим наблюдениям. По словам экспертов NOAA, причины этих различий пока остаются загадочными. Это означает, что потенциальные последствия возмущений полярного вихря остаются во многом неизвестными.