Τι είναι ο Πολικός στρόβιλος και η αιφνίδια στρατοσφαιρική θέρμανση

Κάθε χειμώνα, ακούμε συχνά τον όρο έρχεται στρατοσφαιρική θέρμανση ή καταρρέει ο “πολικός στρόβιλος» σε διάφορα μέσα ενημέρωσης και κάποιοι νομίζουν ότι αυτός είναι ένα είδος «τυφώνα» ή μια τεράστια θύελλα ψηλά στην ατμόσφαιρα.

Σε ανάρτησή μου ανέφερα ότι είναι πιθανό τις επόμενες ημέρες να υπάρξει στρατοσφαιρική θέρμανση και αυτή ίσως οδηγήσει στην κατάρρευση του πολικού στροβίλου.

Πολλοί ανησύχησαν για το φαινόμενο και, πριν προλάβουν κάποιοι να μιλήσουν για το “πρωτοφανές” συμβάν (!) αποφάσισα να σας εξηγήσω με απλά λόγια τι είναι αυτό το φαινόμενο και πόσο συχνά συμβαίνει στον πλανήτη μας και γιατί. Θα γράψω επίσης αυτά τα δυο λόγια διότι θα πρέπει ο κάθε επιστήμονας όταν ανακοινώνει κάτι, να εξηγεί με απλά λόγια τι είναι αυτό για το οποίο μιλάει, χωρίς να δημιουργεί ανησυχία προς τον πολίτη.

Όλοι γνωρίζουμε ότι η ατμόσφαιρα έχει πολλά διαφορετικά στρώματα. Όλα τα σύννεφα και ο καιρός που νιώθουμε συμβαίνουν στο χαμηλότερο μέρος της ατμόσφαιρας, που ονομάζεται τροπόσφαιρα. Βρίσκεται σε υψόμετρο έως 8 χλμ πάνω από τους πόλους και σε υψόμετρο 14-16 χλμ πάνω από τον ισημερινό. Πάνω από αυτό το στρώμα, υπάρχει ένα άλλο στρώμα που ονομάζεται στρατόσφαιρα. Αυτό το στρώμα έχει πάχος περίπου 30 χιλιόμετρα και είναι πολύ ξηρό. Η πίεση στην κορυφή της στρατόσφαιρας είναι 1000 φορές χαμηλότερη από ό, τι στο έδαφος.

Τι είναι ο πολικός στρόβιλος

Στη στρατόσφαιρα, πάνω από την Αρκτική, εντοπίζεται ο Πολικός Στρόβιλοςo οποίοςαποτελεί ένα ημι-μόνιμο σύστημα χαμηλών πιέσεων, του οποίου κύριο χαρακτηριστικό είναι οι ισχυροί κυκλωνικοί άνεμοι που πνέουν από δυσμάς προς ανατολάς οι οποίοι οριοθετούν τον λεγόμενο Πολικό Αεροχείμαρρο.

Για πρώτη φορά οι πολικοί στρόβιλοι έγιναν αντιληπτοί και καταγράφηκαν το 1853, όμως η πρώτη ανάλυσή τους έγινε το 1952 – ουσιαστικά οι πρώτες σχετικές ανακοινώσεις βγήκαν το 1953 – με την χρήση των ραδιοβολίδων, οι οποίες μπόρεσαν να κάνουν μετρήσεις σε μεγάλα ύψη, πάνω από τη τροπόσφαιρα. Οι μελέτες των τελευταίων δεκατριών ετών έχουν αρχίσει να φωτίζουν περισσότερο το φαινόμενο.  Ο πολικός στρόβιλος είναι ένας τύπος κυκλοφορίας του οποίου το “αποτύπωμα” είναι ορατό μόνο στην ανώτερη ατμόσφαιρα (τυπικά πάνω από τα 5 km) και σε καμία περίπτωση στην επιφάνεια.

Είναι πλέον γνωστό ότι το «σπάσιμο» του στροβίλου προκαλείται όταν υπάρχει απότομη αύξηση της θερμοκρασίας της στρατόσφαιρας, αύξηση της τάξης των 30 με 45 βαθμών Κελσίου. Σημαντικό ρόλο παίζει επίσης η χημεία και η κίνηση των αερίων μαζών ενώ το φαινόμενο δεν διαρκεί πάνω από πέντε με έξι ημέρες. Η εξασθένηση του στροβίλου στα μεγάλα ύψη σηματοδοτεί άλλες μεταβολές πιο χαμηλά, στην τροπόσφαιρα, ενισχύοντας τα κατώτερα συστήματα και προκαλώντας, μέσω της ενίσχυσης αυτής, σημαντική ψύξη.

Εκτός από την αύξηση της θερμοκρασίας, έχει διαπιστωθεί ότι υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που μπορούν επίσης να συνδεθούν με την εξασθένηση των πολικών στροβίλων. Ένας από αυτούς είναι τα θαλάσσια ρεύματα και κυρίως η λεγόμενη Λα Νίνια, η ψυχρή «έκφραση» της Νότιας Ταλάντωσης Ελ Νίνιο (ENSO – η θερμή εκδοχή του φαινομένου, το οποίο εκδηλώνεται αντίστοιχα με ασυνήθιστη μείωση ή αύξηση της θερμοκρασίας των νερών του Ειρηνικού Ωκεανού δυτικά της Νότιας Αμερικής και επηρεάζει το κλίμα σε μεγάλο μέρος του πλανήτη, παρατηρήθηκε πρώτη και είναι γνωστή ως Ελ Νίνιο). Ορισμένοι έχουν επίσης υποστηρίξει ότι έναν ρόλο στο «σπάσιμο» των πολικών στροβίλων ενδέχεται να παίζει και η κοσμική ακτινοβολία, η οποία σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να προκαλέσει «κίνηση κατά μεσημβρινό».

Υπό συνήθεις συνθήκες όταν ο Πολικός Στρόβιλος είναι σταθερός, ο ψυχρός αέρας περιορίζεται στην ευρύτερη περιοχή του Β. Πόλου. Συχνά διαταραχές της κατώτερης ατμόσφαιρας (τροπόσφαιρα) αλληλοεπιδρούν με τον Πολικό Αεροχείμαρρο εξαναγκάζοντας τον σε ταλάντωση. Όταν οι ταλαντώσεις αυτές είναι αρκετά ισχυρές, η κυκλωνική ροή του Πολικού Στροβίλου επιβραδύνεται, οδηγώντας τον πολικό στρατοσφαιρικό αέρα σε κατάρρευση και συμπίεση πάνω από την Αρκτική. Αυτή η συμπίεση του αέρα οδηγεί τελικά στη θέρμανσή του, οπότε και με αυτόν τον τρόπο προκαλείται το φαινόμενο της στρατοσφαιρικής θέρμανσης.

Δείτε ένα καταπληκτικό βίντεο του Met office που εξηγεί πλήρως το φαινόμενο:

Στη σύγχρονη Μετεωρολογία έχει τεθεί ως όριο αυτής της θέρμανσης να είναι οι 30 βαθμοί Κελσίουκαι πάνω , οπότε όταν η θέρμανση αυτή είναι τόσο μεγάλη και συμβαίνει μέσα σε διάστημα λίγων ημερών, τότε λέμε ότι λαμβάνει χώρα ένα επεισόδιο αιφνίδιας στρατοσφαιρικής θέρμανσης.

Κάτω από αυτές τις συνθήκες, επέρχεται τελικά η διάσπαση του πολικού στροβίλου και η απελευθέρωση των ψυχρών αερίων μαζών της Αρκτικής προς τα νοτιότερα γεωγραφικά πλάτη.

Ένα τέτοιο επεισόδιο στρατοσφαιρικής θέρμανσης είναι πολύ πιθανόν να συμβεί τις επόμενες ημέρες όπου στη Σιβηρία η θερμοκρασία από τους -52 θα ανέβει στους -12 βαθμούς Κελσίου όπως φαίνεται στους δύο χάρτες 21 Νοεμβρίου ο ένας και ο άλλος στις 6 Δεκεμβρίου.

Τα προγνωστικά δείχνουν ότι ο μέσος ζωικός άνεμος θα εξασθενήσει σταδιακά αλλά δεν αρκεί μόνο μία απλή θέρμανση στην τροπόσφαιρα, αλλά και μεταβολή της ροής σε αντικυκλωνική. Με λίγα λόγια ο δυτικός άνεμος θα πρέπει να γίνει ανατολικός βορειοαντολικός διότι με αυτόν τον τρόπο γίνεται κατανοητό ότι ο πολικός στρόβιλος εξασθενεί και, στην πράξη αντικαθίσταται από ένα αντικυκλωνικό σύστημα. Για να συμβεί το παραπάνω επεισόδιο, χρειαζόμαστε ένα ισχυρό αντικυκλωνικό σύστημα ειδικά στην περίπτωση της Ευρώπης τον αντικυκλώνα των Αζορών να επεκταθεί βορειότερα. Τότε, καθώς η κυκλοφορία εντός τέτοιου συστήματος θα είναι δεξιόστροφη, θα προκαλέσει σπάσιμο του πολικού στροβίλου και έτσι ψυχρές αέριες μάζες δηλαδή μέρος του πολικού στροβίλου θα αρχίσουν να κατευθύνονται σε νοτιότερα γεωγραφικά πλάτη.

Εκτός από τσουχτερό κρύο, οι πολικοί στρόβιλοι μπορούν να προκαλέσουν όμως και «άνοιγμα» της τρύπας του όζοντος. Αυτό παρατηρείται κυρίως στην Ανταρκτική, όπου το «σπάσιμο» των πολικών στροβίλων είναι πιο συχνό, συνήθως δύο χρόνια μετά την έκρηξη ενός μεγάλου ηφαιστείου. Τα ηφαίστεια, εκλύουν διοξείδιο του θείου, το οποίο παγιδεύεται σε παγοκρυστάλλους μέσα στους θυσάνους, τα ανώτερα «γραμμωτά» νέφη της τροπόσφαιρας. «Η τροπόσφαιρα όμως «συνομιλεί» με τη στρατόσφαιρα», και οι παγοκρύσταλλοι αυτοί μπορούν να περάσουν στα ανώτερα στρώματα. Εκεί το νερό βρίσκεται σε υπέρτηξη – δηλαδή από τους -50 βαθμούς Κελσίου που ήταν στην τροπόσφαιρα, στη στρατόσφαιρα μπορεί να «πέσει» στους -80 , με αποτέλεσμα την άνοιξη, καθώς η θερμοκρασία ανεβαίνει, να λειώνει απελευθερώνοντας στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας το διοξείδιο του θείου, το οποίο αντιδρά με το όζον το οποίο το καταστρέφει.

Θέλω να πιστεύω ότι το παραπάνω κείμενο έγινε κατανοητό και από ανθρώπους που δεν γνωρίζουν πολλά πράγματα από μετεωρολογία. Πιστεύω ότι αυτή η εκλαΐκευση της επιστήμης θα αποτελέσει στο μέλλον μία γεφύρωση ανάμεσα στην επιστημονική κοινότητα και στον μέσο πολίτη , διότι σκοπός όλων των ειδικών είναι να περιγράφουμε με περισσότερο κατανοητή γλώσσα τα επιτεύγματα της επιστήμης, μεταδίδοντας αναλλοίωτες τις μεθόδους, την ακρίβεια και το πνεύμα της.