Bár a hosszú távú meteorológiai előrejelzésekben sok bizonytalansági tényező akad a légkörben lejátszódó folyamatok gyors változása miatt, de vannak olyan légkörfizikai jelenségek, amelyeknek jól megjósolhatóak a következményei. Ilyen jelenségnek számít a sztratoszféra felmelegedése is az Arktisz felett.

A poláris légörvény a sztratoszférából terjed át az alsóbb légrétegekre

Az idei tél jóval keményebb lesz a szokásosnál Észak-Amerika és Európa térségében a 2021-2022-es téli időszakra vonatkozó modellszámítások szerint. Ennek az az oka, hogy igen nagy a valószínűsége az úgynevezett hirtelen sztratoszférikus felmelegedés jelenségének – állítja a Severe Waether Europe szakportál elemzése. A hirtelen sztartoszférikus felmelegedés (Sudden Stratospheric Warming, SSW) miatt az előrejelzések szerint január elejétől jelentősen meggyengül a poláris légörvény, aminek komoly kihatása lesz Európa téli időjárására.

Hóban gázol taxihoz egy nő a New York-i Union Square-nél 2021. február 1-jén. A rendkívüli hidegbetörést a sarki légörvény széttöredezése okozzaForrás: MTI/EPA/Justin Lane

A légkör legalsó és legsűrűbb rétegét, a felszíntől nagyjából 10 és 15 kilométeres magasságig húzódó troposzférát

a légréteg hőmérsékletének folyamatos csökkenése jellemzi, ezer méterenként átlagosan 6,4 Celsius fokkal.

A troposzféra legfelső, 12 kilométer körüli magasságban húzódó rétegét, illetve a troposzféra és a sztratoszféra közötti átmeneti övezetet, a tropopauzát már a -52, -54 Celsius fok körüli hőmérséklet jellemzi.

A sztratoszféra panorámája egy  SR-71-es magassági felderítőgép kabinjából, 24 ezer méter magasságból. A ritka levegő miatt ebben a magasságban már kezd befeketedni az égboltForrás: U.S. Air Force Photo

(A troposzféra a pólusok felett a legvékonyabb, átlagosan 8-10 kilométerrel, a trópusi övben pedig a legvastagabb, ahol a 15-18 kilométert is elérheti a vastagsága.) A troposzféra felett húzódó és 50 kilométeres magasságig terjedő sztratoszférát ezzel szemben viszont az jellemzi, hogy felfelé haladva fokozatosan emelkedik a hőmérséklete.

A sztartoszférában felfelé haladva emelkedik a hőmérsékletFotó: Bakonyi Csillagászati Egyesület

Az Északi-sarkvidék felett minden évben kialakuló nagy poláris légörvény a sztratoszférát és a troposzférát is egyaránt érinti.

Ha széttöredezik a sarki légörvény, brutális hideg áraszthatja el a kontinenst

A teljes poláris légörvény általában novemberre alakul ki az északi féltekén, a napsugárzás intenzitásának fokozatos csökkenése miatt. Az alacsonyan beeső napsugarak egyre kevésbé képesek felmelegíteni az Arktisz feletti ózonréteget, ami miatt novembertől a sztratoszféra sarkvidék feletti zónája is fokozatosan lehűl.

Arktiszi táj az Északi-sark környékénForrás: AFP

Viszont az alacsonyabb szélességi körökön az ózonréteg hőelnyelő hatása továbbra is melegen tartja a sztratoszférát, így egyre jelentősebb hőmérsékleti különbség keletkezik a sarkvidéki zóna valamint a mérsékelt-szubtrópusi öv légtömegei között. Ennek hatására a hideg és az enyhe terület határán egy  markáns, és önmagába záródó légáramlás, a poláris légörvény jön létre.

A térkép az északi-sarki légtömeggel kapcsolatba hozott extrém hideget mutatja, ami télen elárasztotta az Egyesült Államok és Kanada területét.  Sötét kék színnel jelölve, ahol a hőméséklet -35 Celsius-fokra zuhantForrás: Goddard Earth Observing System/NASA

A téli időszakban, a sarkvidéki éjszaka beköszöntésével a troposzféra alsó rétegeiben is egyre alacsonyabbá válik a hőmérséklet, a sztratoszférában kialakuló poláris örvény mintegy lenyúlik a troposzférába.

A két légréteg szoros kölcsönhatásban áll egymással, ami bonyolult meteorológiai folyamatokat eredményez.

Ha a troposzférában erős a poláris légörvény, akkor ez megakadályozza, hogy a nagyon hideg sarkvidéki levegő szétáramoljon az alacsonyabb szélességi körök felé. Ha viszont a poláris légörvény meggyengül, kemény hideg áraszthatja el a sarkvidéktől sokkal délebbre fekvő területeket.

De mi okozhatja a poláris légörvény meggyengülését?

Az Északi-sarkvidék felett elhelyezkedő poláris légörvény hatására a talajhoz közelítve egyre dinamikusabbá válik a széljárás. A levegőáramlás intenzitását azonban sok minden befolyásolhatja, így többek között az időjárási frontok, vagy más egyéb külső tényezők. Ha egyszerre túl sok zavaró hatás lép fel, a poláris örvény hullámzani kezd, és ez olyan intenzívvé válhat, hogy kihat a troposzféra feletti légrétegre, a sztratoszférára is.

Sűrű hóesésben egy járókelő New Yorkban 2021. február 1-jénForrás: MTI/EPA/Justin Lane

Ha kellően nagy a poláris örvény hullámzása, az erős, úgynevezett Rossby-hullámok hatására nyomásemelkedés kezdődik a sztratoszférában, ami viszont a sztratoszféra gyors felmelegedéséhez vezet. Előfordulhat, hogy néhány napon belül

akár 30-40 Celsius fokkal is megemelkedik a sztratoszféra hőmérséklete,

és ezt a szélsőségesen gyors hőmérsékletemelkedést nevezik SSW-nek, vagyis hirtelen sztratoszférikus felmelegedésnek.

Példa a szélsőséges téli időjárásra: hóvihar tombol IsztambulbanForrás: AFP/Bulent Kilic

A kialakuló SSW jelentősen meggyengíti, sőt, szét is töredezheti a poláris légörvényt, ennek pedig messzemenő kihatásai lehetnek a téli időjárásra. Ha a poláris légörvény cirkulációja megbomlik, nincs, ami visszatartsa a rendkívül hideg sarkvidéki légtömegek szétáradását, és a fagyos levegő hideg szelek formájában eláraszthatja Európát.

Nagy eséllyel hozhat jégkorszaki hideget a január

A hirtelen sztratoszférikus felmelegedés akkor következik be a meteorológiai szakirodalom szerint, amikor a sarkkör közelében nullára csökken, vagy negatív értéket vesz fel a zónaszél sebessége. Ez pedig a poláris légörvény széteséséhez vezet. A legmegbízhatóbb hosszú távú előrejelzési modellek (ECMWF, GFS) prognózisai szerint az idei év végén,

december 27-től erőteljes sztratoszférikus felmelegedés veszi kezdetét

az északi félteke ázsiai régiójából kiindulva.

Budapesti utcakép az 1987 januári "mesetél" napjaibólForrás: MTI/Kleb Attila

December 30-ra az előre jelzett SSW elérheti a csúcspontját, ami miatt január első napjaiban elkezdődhet a poláris jégörvény összepréselődése, majd felbomlása. A modellszámítások szerint január elejére jelentősen meggyengülnek a zonális nyugati szelek, ami szintén a bekövetkező SSW esemény rendkívüli intenzitására utal.

Országúti pillanatkép a 2013 márciusi extrém havazás utánForrás: AFP/Szilárd Gergely

Minderre a térképes előrejelzések alapján is rendkívül nagy az esély.

Ha a poláris légörvény széttöredezik januárban, akkor a rendkívül hideg sarkvidéki légtömegek igen nagy valószínűséggel eláraszthatják Észak-Amerika és Európa legnagyobb részét, ez pedig kemény télies időjáráshoz vezet. Egyelőre még nem lehet természetesen  biztosra venni a januári jégkorszaki hideget, de a modellszámítások alapján erre most sokkal nagyobb az esély, mint az elmúlt telek idején.