Rýsuje se studená zima?

Rýsuje se studená zima? Zapeklitá to otázka v polovině klimatologického podzimu. Právě nyní na podzim můžeme ale sledovat klimatický vývoj a klimatické jevy a usuzovat na základě jejich vlivu na vývoj teploty během zimy. V minulých článcích Co může přinést zimu do Evropy? a Co je to polární vortex a co určuje? zmiňujeme polární vír, resp. polární cirkulaci a její velký vliv na vývoj klimatu a tedy teploty v Evropě a okolí během zimního období. Zopakujme, že silný polární vír působí stabilní a významnou polární cirkulaci. Mrazivý vzduch cirkuluje u pólů. Tento je v polárních oblastech doslova uzamčen či uzavřen a nemá možnost proniknout do nižších zeměpisných šířek.

Opakem je situace slabého polárního víru a cirkulace, kdy je tato nestabilní. Existují vlivy, které mohou silný vír oslabit a tento může i zkolabovat. Polární vír vždy sílí na konci léta a během podzimu, což se v minulých týdnech dělo a momentálně děje. Pro úplnost tedy ještě dodejme, že slabá polární cirkulace a tedy polární vír znamená nestabilitu a neudržení se mrazivého vzduchu v polárních oblastech. Tento vzduch je schopen pronikat do nižších zeměpisných šířek, včetně střední Evropy.

Faktory ukazují oslabení víru během zimy, rýsuje se studená zima?

Důležitá je například vysoká sněhová pokrývka nad Sibiří, která působí zvýšení tlaku vzduchu nad pevninami. Tento vede k přenosu větší energie do stratosféry během zimní sezóny. Tato energie může oslabit polární vír a cirkulaci. Poté existuje vyšší pravděpodobnost, že během zimy polární vír zcela zkolabuje. Jde o náhlé stratosférické oteplování působící následně kolaps víru. To by způsobilo výše popsané uvolnění mrazivého vzduchu a jeho přesun k jihu do nižších šířek. Aktuální údaje ukazují, že sněhová pokrývka je nyní v říjnu v oblasti Sibiře a Eurasie nadprůměrná. Předpokládá se, že dojde k jejímu dalšímu zvyšování. Stratosférické zonální větry též ovlivňují polární vír. Jejích vyšší intenzita polární cirkulaci podporuje, v případě zeslabení větrů může dojít k oslabení víru.

Prognózy stále ukazují zeslabení těchto větrů přibližně v prosinci s podprůměrnými hodnotami ještě v lednu 2023. Samozřejmě jako každá prognóza vykazuje i tato na delší dobu nejistoty. V předpovědi se musíme vždy řídit aktuálními podmínkami, tedy předpovědí podle aktuálních nejnovějších dat. Ta zatím více méně potvrzuje vypočtený vývoj z předchozího měsíce. To numerická předpověď předpokládala na konci podzimu a začátku zimy též zeslabení těchto stratosférických větrů. V důsledku toho se očekává snížený tlak nad západem Evropy a USA.

Více sněhu na Sibiři jako možnost oslabení polárního víru

Vlivů na stabilitu a intenzitu polárního víru, která má vliv na počasí v zimě mimo jiné v Evropě, existuje mnoho. Jedním z nich je rozsah sněhové pokrývky nad Sibiří, kdy rozsáhlejší pokrývka znamená spouštění dalších vlivů směřujících k určitému průběhu zimního počasí ve vazbě na polární vír. Nejprve shrneme uvedené vlivy s postupem času v bodech a poté k nim poskytneme komentář.

1. Rozšiřující se sněhová pokrývka nad Sibiří během podzimu
2. Velká rozloha sněhu působící ochlazování podporuje vznik vysokého tlaku vzduchu
3. Zesílený troposférický proud zvyšuje tepelný tok k pólům, vlny se šíří vertikálně
4. Slábne polární vítr – ohřívá se
5. Stratosférická cirkulace se šíří do troposféry
6. V troposféře se vyvine negativní arktická oscilace

Procesy vedoucí k oslabení víru

Barevně rozlišujeme procesy, které se odehrávají během podzimu (hnědě) a na přelomu podzimu či spíše během zimy (modře). Během podzimu je tedy základem rozšiřující se rozsah sibiřské sněhové pokrývky, která dostatečně ochladí vzduch. Toto se podle aktuálního pozorování děje a prognózy slibují její další rozšíření ve zbývajícím období podzimu. Nyní je rozsah této sněhové pokrývky asi o 4.3% větší než činí normál a asi o 10% větší než před rokem. Významnější anticyklona vznikne právě díky sněhové pokrývce působící ochlazení rozsáhlého území. Jde o určitý signál či náznak, pravděpodobný faktor.

Ale určitě toto nemůžeme stavět do podoby “sněhová pokrývka na Sibiři je rozsáhlá, Evropu čeká studená a tzv. tuhá zima”.  Budeme-li pokračovat dále, tak na konci podzimu dochází vlivem uvedených faktorů k přenosu většího množství vertikální energie do stratosféry. Následkem toho začíná na přelomu podzimu a zimy slábnout polární vír, začne být nestabilní, hroutí se či případně zcela zkolabuje. A tím dá tedy prostor k dalším procesům.

Tyto vedou postupně u již i v jiných textech popsanému uvolnění mrazivého vzduchu od pólů Země do nižších zeměpisných šířek. Stratosférická cirkulace se rozšíří do troposféry, čímž se v troposféře vyvine negativní fáze arktické oscilace (vyjádřené AO indexem). Z pohledu evropského počasí též zaznamenáme negativní hodnoty indexu NAO, tzv. severoatlantické oscilace. Toto znamená, že přenos vzduchových hmot Atlantik – Evropa zeslábne a tento typ proudění nebude aktivní či spíše nepřevládne, bude utlumen. A to přísunem mrazivého vzduchu ze severu. Toho uvolněného vzduchu, po zeslabení polárního víru, od pólů. Poté se může vyskytnout studená zima v nižších šířkách.

Pohled do historie: kdy bylo sněhu na Sibiři nejvíce a kdy nejméně?

Obr. 1a Odchylky tlaku vzduchu v modelu let s malou rozlohou sněhové pokrývky na Sibiři, zdroj: severe-weather.com

Obr. 1b Odchylky teploty vzduchu v modelu let s malou rozlohou sněhové pokrývky na Sibiři, zdroj: severe-weather.com

Nejvyšší rozsah sibiřské sněhové pokrývky v říjnu byl v letech 1976, 2014, 2016, 2022 a 1968. Naopak nejnižší rozsah sněhové pokrývky se vyskytl v letech 1988, 1987, 1980, 1991 a 1994. S každým se pojí určitý typ cirkulace. V letech s nejnižším rozsahem pokrývky sněhu na Sibiři dominoval vysoký tlak nad  polárními oblastmi s významnou polární cirkulací. Tedy bez průniku mrazivého vzduchu do nižších šířek a s kladnými odchylkami teploty vzduchu během zimy i ve střední Evropě (obr. 1a, 1b). Opačná situace vzniká při velkém rozsahu sněhové pokrývky nad Sibiří. Nad polárními oblastmi se rozprostírá vysoký tlak, nízký tlak naopak v prostoru USA – Evropa. Tomu odpovídá i odchylka teploty vzduchu, kdy studený vzduch proniká do Evropy i na jih USA (obr. 2a, 2b).

Obr. 2a Odchylky tlaku vzduchu v modelu let s velkou rozlohou sněhové pokrývky na Sibiři, zdroj: severe-weather.com

Obr. 2b Odchylky teploty vzduchu v modelu let s velkou rozlohou sněhové pokrývky na Sibiři, zdroj: severe-weather.com

Závěr: Rýsuje se studená zima?

Zatím máme tedy další náznaky procesů, které mohou vést k zeslabení a případnému kolapsu polárního víru a může se tak vyskytnout i u nás studená zima. Což jak objasňujeme i v minulých článcích znamená zeslabení polární cirkulace, což vede k vyšší pravděpodobnosti průniku mrazivého vzduchu do nižších zeměpisných šířek. Hovoříme o pravděpodobnosti, nikoli o jakékoli jistotě. Pokud si vzpomeneme na poslední chladnější zimu, byla to zima v roce 2017. Právě tento rok patřil mezi roky s největším rozsahem sněhové pokrývky nad Sibiří. Například do vnitra Evropy pak častěji během zimy pronikal studenější vzduch. Aby bylo možné letos říci rýsuje se studená zima, muselo by průnik studeného vzduchu ukazovat více faktorů z mnoha, které tento jev ovlivňují.

Globální cirkulaci na Zemi však ovlivňuje i vítr. Slabší zónové větry se vyskytly v letech s větší rozlohou sněhové pokrývky a tím dochází k oslabení jet streamu, tedy slabší cirkulaci a uvolnění průniku studeného vzduchu mimo jiné do centra Evropy. Podle předpovědi tlaku vzduchu ve stratosféře dojde k jeho zvýšení, což by vedlo ke slabšímu polárnímu víru a cirkulaci. Předpověď ukazuje narušení víru na počátku zimní sezóny, tedy v prosinci. Dále ukazuje snížení rychlosti stratosférického zonálního větru v hladině 10hPa. toto považujeme za další pravděpodobný signál vedoucí k oslabení víru. Předpověď slibuje na přelom podzimu a zimy vyšší tlak v polárních oblastech. Na obrázku 3 je model průměru událostí s výše uvedenými podmínkami, kdy studený vzduch proniká během zimy na jih.

Obr. 3 Průměr událostí – odchylka teploty vzduchu do 30 dnů po stratosférickém oteplení, zdroj: severe-weather.com

Ruku v ruce s tím jde pravděpodobnost výskytu sněhových srážek. Nad průměrný výskyt sněžení se v takovém případě očekává též ve střední a částečně až jihozápadní Evropě. Rýsuje se studená zima? O tom zda bude studená zima nebude jasno ani na začátku tohoto pro předpověď klimatického systému velmi dlouhého období.