Co je to polární vortex a co určuje?

Pojem polární vortex možná už někdo z vás někde na internetu zahlédl. Tento článek se pokusí objasnit co je to polární vortex, jak se přesněji nazývá a co určuje ohledně počasí a klimatu? Článek tedy objasní následující základní otázky. Co znamená pojem polární vortex? Kdy tento vzniká a jak se projevuje. Kde se tento vyskytuje a případně jaké má druhy?

Cirkumpolární vír či též polární vortex jako největší vír v atmosféře

Polární vortex se obecně nazývá cirkumpolární či také polární vír. Je největším vírem v atmosféře spadající pod všeobecnou cirkulaci atmosféry. Jde o z větší části západní proudění kolem pólů středních a vysokých zeměpisných šířek ve vyšších hladinách troposféry a ve stratosféře. Tento se může dělit podle výskytu v rámci atmosférických vrstev. Troposférický cirkumpolární vír je ten, který se vyskytuje ve vysoké troposféře. Tento se vyznačuje výskytem studeného vzduchu s okrajem v centru nejsilnějších západních větrů v oblastech mezi 40. až 60. stupněm zeměpisné šířky.

Tento troposférický vír se vyskytuje celý rok s maximem intenzity v zimním období. V této době má ve svém centru nejstudenější vzduch. Od horní části tropopauzy, mezi vrstvy oddělující troposféru od stratosféry, do vyšších oblastí stratosféry s vyskytuje stratosférický cirkumpolární vír. Intenzita a šířka tohoto se zvyšují s výškou. Kolem 50. stupně zeměpisné šířky v nejvyšších výškách stratosféry dosahuje maxima. Vyskytuje se na polokoulích Země střídavě. Vzniká během podzimu a to na jedné z polokoulí. Existuje do jarního období se zánikem nejpozději na začátku léta.

Obr. 1 Teplota vzduchu ve stratosféře (10hPa) – ukázka, předpověď na 6.3.2021 modelem GFS, zdroj: meteociel.fr

Změny cirkumpolárního víru mohou přinést oteplení

Cirkumpolární vír a jeho změny mohou přinést stratosférická oteplení. Jedná se o epizodu vzestupu teploty vzduchu v oblasti stratosféry a to v polárních a subpolárních pásmech. K tomuto jevu se přidává též nárůst koncentrace stratosférického ozonu. Může jít o náhlé stratosférické oteplení nebo sezónní oteplení. V případě sezónních jde o náhlá oteplení, která se označují jako definitivní. Odehrávají se na počátku jarního období, když dojde k zániku stratosférického cirkumpolárního víru. Tím je cirkulace v oblasti stratosféry tzv. letní, má letní charakter a uspořádání.

Druhy a vlivy polárního vortexu

• Arktický
• Antarktický

Severní nebo-li arktický obsahuje dvě jádra. Jedno se nachází v Kanadě, druhé na severovýchodě Sibiře. Antarktický má v oblasti Antarktidy jedno jádro. Zasahuje ze stratosféry až do střední troposféry. Polární vortex ovlivňuje polohu a vývoj či též chování (například postup) cyklon. Také má vliv na Severoatlantickou oscilaci (viz Specifické cirkulace). Antarktický vortex vykazuje větší stabilitu, nemá takové výkyvy jako první uvedený druh. A to z důvodu výskytu četnějších pevninských oblastí na severní polokouli, kde dochází k přesunům kontinentálního vzduchu.

Narušení víru a jeho důsledky

V případě významného narušení vortexu dochází k náhlému stratosférickému oteplení, jak je uvedeno výše. To se projevuje oteplením ve střední stratosféře o 30 až 50°C za několik málo dnů. Jde o důsledek úplného přerušení vortextu. To může mít následující druhy:

• Malé
• Velké
• Konečné
• Kanadské

Malé a velké narušení jsou si podobné. Jak vyplývá z názvu, tak malé není tak významné jako velké. V případě malého dochází k zeslabení přenosu vzduchu od západu, ale cirkulace se nemění na východní. Celý polární vortex není rozrušen zcela. Oproti tomu velké působí otočení tohoto proudění nad 60. stupněm severní šířky a v hladině 10hPa. Takže dojde k přetočení proudění na východní, jde o úplné rozbití vortexu.

Konečné narušení vortexu je kompletní změna proudění na směr východ až západ vlivem radiačních změn. Jde o narušení s výskytem v teplé části roku. Nastává při změně na letní cirkulaci, kdy je polární vortex zcela rozrušen, tedy definitivně. Zimní cirkulace se poté již nevrátí, oproti velkému narušení v zimním období.

Vedle stojí tzv. Kanadské narušení vortexu, k němuž dochází před začátkem zimy. Přibližně na přelomu listopadu a prosince a to jen na severní polokouli, tedy u arktického vortextu.

Obr. 2 Teplota a proudění ve stratosféře 26.1.2016, zdroj: earth.nullschool.net

Příčiny a průběh narušení polárního vortexu

V případě severní polokoule jde o vliv orografie a teplotních změn mezi pevninou a oceány, které působí vznik Rossbyho vln v oblasti troposféry. Vlny postupují do stratosféry a rozpouštějí se, stratosférický vítr se zpomaluje a arktický vzduch se tak otepluje. V oblasti jižní polokoule se také vyskytlo narušení vortexu, ale zatím nemá známé příčiny. Narušení se projevuje tak, že se utvoří blokační synoptické útvary, v důsledku čehož mají Rossbyho vlny vysoké výchylky. Tyto vlny pronikají do stratosféry a zpomalují proudění. Když jsou vlny významné, tak se snižuje zonální složka proudění a směr vortexu se může měnit na opačný, tedy východní.

Rossbyho vlny jsou poruchové vlny přenosu vzduchu ze západu na východ v mírných šířkách. Kolem Země dochází ke tvorbě asi 3-6 vln. Ve výšce se tvoří hřebeny vysokého tlaku vzduchu a brázdy tlaku nízkého.

Vliv na významné vzdušné proudění mění klima na celé Zemi

Přenos energie do stratosféry je blokován a značně se zpomaluje proudění. V určitých hladinách se náhle otepluje. Toto postupuje dolů a v celé polární stratosféře se obrací proudění na východní. Obecně se v zimě vyskytují průběžně malá narušení vortexu, velká přibližně jen každé dva 2 roky. Tento jev má i zpětný vliv na počasí u povrchu. Změna cirkulace se projevuje i u povrchu a dochází k slábnutí jet streamu (tryskového proudění). Vlivem tohoto důsledku se v Evropě odehrávají významná ochlazení. Proto je zde tento jev spojen s výskytem významně zimního počasí. Rozpad vortexu může tedy způsobit náhlý příchod zimního počasí, se kterým numerické modely dřívějšího data nepočítaly.

Pro připomenutí jet stream jsou klikatící se proudy velkých rychlostí ve velkých výškách v troposféře (asi 9-12km nad povrchem). Mají zásadní důsledek v podobě velkých změn meteorologických prvků a obecně průběhu počasí v určitých oblastech.

Uplatňuje se zde vliv na Severoatlantickou oscilaci a změna proudění nad západem Evropy. Poté dochází též k ovlivnění mořských proudů s významným vlivem na klima. A to na celé planetě. Vortex zesiluje jev La Niňa.

Reference

ČMeS. Elektronický meteorologický slovník výkladový a terminologický. Online, cit. 17.2.2021. Dostupné na http://slovnik.cmes.cz.

DVOŘÁK, P. Náhlé stratosférické oteplení: Přijde ještě tuhá zima do Evropy? ČHMÚ – zpravodajský server Infomet. Online 27.1.2016. Dostupné na infomet.cz.