V zimě 2019/2020 je formace polárního vortexu velice nestandardní. Na sklonku zimy je vortex až bizarně symetrický a také dost studený na to, aby začala významná destrukce koncentrace ozónu kolem severního pólu.
3. ledna 2020 změřila radiosonda, vypuštěná z Reykjaviku na Islandu, rekordně nízkou teplotu ve stratosféře za posledních 40 let, a to -96 °C. Na obrázku je vidět záznam teploty z této radiosondy, linie teplotních hodnot jde mimo graf, který končí na -90 °C, v tlakové hladině přibližně 20 hPa. V tabulce samotných dat je pak vidět, že hodnota -96 °C byla dosažena v tlakové hladině 17,2 hPa, tj. ve výšce 25,6 km. To bylo názorné vysvětlení, proč je v této zimě polární vortex tak výrazný a stabilní.

.

Jen o pár týdnů později, 18. února 2020, byl zaznamenán další stratosférický rekord, i když se tentokrát týkal nižších hladin kolem 50 hPa (18-20 km výška). Na grafu je vidět záznam ze dvou aerologických měření; první je ze stanice Alert v Kanadě, které ukazuje teplotu -83 °C v hladině 50 hPa. Druhá stanice je Svalbard na Špicberkách; její sonda změřila teplotu -85 °C. Obě sondy letěly mimo hlavní jádro vortexu (kde bývá nejnižší teplota vzduchu), což znamená, že v centru vortexu byly teploty ještě nižší. Analýza modelu GFS naznačuje, že teplota vzduchu v této hladině v jádru vortexu byla kolem -86 °C, a to je velmi výrazná anomálie v této roční době.
Analýza NASA/GMAO dokazuje vůbec nejnižší teplotu v jádru vortexu za posledních 40 let a pro tuto část roku. Graf ukazuje nejnižší průměrné hodnoty (zonální průměr) na severní polokouli v oblasti mezi 60. až 90. stupněm zeměpisné šířky, kde se obvykle vyskytují jádra vortexu s nejnižší teplotou vzduchu. .

Pohlédneme-li na minimální teploty vzduchu v jádru vortexu, jsou tyto hodnoty jednoznačně rekordně nejnižší a klesají dokonce tak, že to umožňuje vznik PSC, tj. Polar stratospheric clouds, polární stratosférické oblaky. Ty se utvářejí výhradně v nejchladnějších částech stratosféry s teplotou pod -85 °C. Druhý obrázek ukazuje předpověď teploty v hladině 50 hPa a zelenými čárami je vyznačena oblast utváření PSC. Tam jsou teploty vůbec nejnižší. Pozorování PSC je doslova senzační, protože četnost jejich výskytu je podstatně nižší, než třeba polární záře.
Výskyt PSC má však také svoji stinnou stránku. Jsou klíčovým faktorem při rozpadu ozónu ve stratosféře. V oblasti jižního pólu se podílejí na nechvalně známé „ozónové díře“, za spolupůsobení chemických příměsí CFS/HFC a slunečního záření. Výskyt těchto oblaků totiž nabízí jejich povrchy, které interagují a aktivně podporují produkci chlóru a bromu, čímž přispívají k rozpadu ozónu. Podmínky nízkých teplot, které tyto oblaky udržují při existenci, přetrvávají během září a října nad Antarktidou, když tam postupně přichází sluneční svit na začátku tamějšího jara, a nastává úbytek ozónu fotochemickými reakcemi. V oblasti severního pólu zpravidla nebývají teploty tak nízké, aby se PSC utvářely a mohla se výrazně rozšiřovat ozónová díra. Avšak destrukce ozónu probíhá i tady, pokud se PSC utvoří a jejich povrch reaguje s chlórem a bromem. Na grafu vidíme analýzu NASA/GMAO současné situace stavu ozónu nad severním pólem. Zřetelně je vidět rekordně nízká hodnota koncentrace pro tuto roční dobu.
.

Aby mohl rozpad ozónu probíhat, je k tomu potřebné sluneční záření, které je uprostřed zimy v polární oblasti omezeno. Ke konci února a v březnu už ale slunce osvětluje stále více prostoru za polárním kruhem, o jarní rovnodennosti se paprsky dotknou i samotného pólu a slunce sem začne zářit denně. Touto dobou už nebývá obvykle tak nízká teplota stratosféry a oblaky PSC se neutvářejí, takže nedochází ani k destrukci ozónu. V některých rocích, jako např. v roce 2020, je však stratosféra abnormálně chladná a PSC se tvoří. Jakmile se k nim přidá také sluneční svit, spustí se rozpad ozónových molekul. V současnosti jsou skutečně změřeny také rekordně nízké hodnoty koncentrace stratosférického ozónu.
Ozónová díra nad severními polárními oblastmi je na sklonku zimy 2019/2020 opravdu výrazná a množství ozónu deficitní. Takovýto deficit byl za posledních 40 let zaznamenán pouze třikrát. Celá situace se samozřejmě nepřibližuje ozónové díře kolem jižního pólu, ale i tak jde o varovný stav na severní polokouli.
.

Ale proč je vlastně spodní stratosféra tak chladná? V zásadě pozorujeme velmi studený polární vortex. V celé zimě 2019/2020 byl tento vortex neobyčejně silný a stabilní. Obvykle hodnotíme jeho intenzitu pomocí pole teploty a větru ve střední statosféře ve výškách kolem 30 km (hladina 10 hPa). V této zimě docházelo k postupnému ochlazování a nastaly rekordní rychlosti větru, v předjarní části roku překračovaly více než dvakrát běžné hodnoty. .

Tvar vortexu je neobyčejně symetrický, takřka kruhový. To znamená, že na něj nepůsobí žádné rušivé vnější síly. Vítr nerušeně proudí kolem jádra vortexu, který si udržuje svoji intenzitu, a vlivem chladu zde dochází k poklesu tlaku. V hladině 50 hPa je teplota vzduchu o 20 °C nižší, než odpovídá normálu.
Jinou metodou, jak zjistit intenzitu vortexu, je posouzení NAM indexu. NAM znamená Northern Annular Mode. Energie větru ve střední a spodní statosféře je přenášena dolů do troposféry a ovlivňuje charakter cirkulace u zemského povrchu. Toto propojení je často různě narušováno, ne však natolik, aby se nedalo mluvit o souvislosti. V průběhu února byl vortex doslova předimenzovaný, což se projevilo i u proudění ve spodní troposféře, mnohem silnějšímu, než bývá v tuto roční dobu obvyklé. Je pozorováno silné propojení tlakových odchylek mezi zemským povrchem a střední stratosférou, což dokazuje, že vortex má na tvorbu počasí ve spodní troposféře velký vliv. Je patrná také kladná korelace mezi intenzitou vortexu a indexem atlantické oscilace. Na začátku zimy sice atlantická oscilace kolísala, ale nevýrazně. Postupně se ale ustálila na dlouhodobě kladné hodnotě.
Nic netrvá věčně, ani současný polární vortex. Podíváme-li se časově hlouběji do jara, polární oblasti se začnou oteplovat a to bude znamenat konec nadvlády polárního vortexu. K tomu může dojít postupně anebo náhle v podobě tzv. náhlého stratosférického oteplení. Toto poslední oteplení se označuje jako „final warming“. Pokud k těmto náhlým oteplením dochází v průběhu celé zimy, vstupuje vortex do jara oslabený. V takovém případě bývá závěrečné oteplení postupné a nepřináší žádný zásadní nárazový vliv na počasí. Avšak pokud je vortex kompaktní a intenzivní, jako v zimě 2019/2020, je vysoký předpoklad, že finální oteplení přijde náhle a prudce. Přitom by se takový nástup rozpadu vortexu vlivem dynamiky atmosféry projevil rychle i v troposféře a ovlivnil by obecnou cirkulaci. Když je v této zimě vortex silný, vnáší to velkou míru nejistoty na to, co se bude dít. Náhlá změna by představovala velký zásah do rozvoje tlakového pole a polohy synoptických útvarů na sklonku jara a začátku léta.

Zdroj: https://www.severe-weather.eu

Překlad: Petr Dvořák
.