2021'in Ocak Ayındaki ani stratosferik ısınma ve kutup girdabı

POLAR VORTEX geliyor !!!!! Bu, 5 Ocak 2021'de meydana gelen ani stratosferik ısınma nedeniyle bugünlerde çeşitli haber makalelerindeki TÜM BÜYÜK HARF mesajı. Kutup girdabına ve devam eden La Niña'yla olası etkileşimlere daha derin bir göz atacağız . Ancak, bu blogdaki önceki makaleleri özetlemek için:

- Polar Vortex rastgele görünmüyor. Kutup girdapları (birden fazla!), Hem Kuzey hem de Güney Yarımküre'deki kutupların etrafında dönerek, atmosferde düzenli bir özelliktir.

- Dünya yüzeyinin 5-30 mil yukarısındaki katmanda yer alan ve yalnızca kışın görünen (aşağıdaki soru ve cevapların odak noktası budur) stratosferik kutupsal girdap vardır . Bazen yıl boyunca süren ve yüzeye dokunan atmosferin en alt katmanını kaplayan troposferik kutupsal girdap hakkında bir şeyler duyabilirsiniz .

- Ani Stratosferdeki Warmings ( GGB ler) (~ kışın durumlar şunlardır 6 on yıl başına kez bir arıza karşılık gelen) kutup stratosfer ısınır ve normalde direğin etrafında batıdan doğuya akan rüzgarlar dramatik zayıflatmak ve hatta ters yön kutupsal girdap.

- Bu SSW'ler sonunda troposferik jet akımının zayıflamasına neden olabilir, bu da kutup başlığının yakınında şişelenmiş soğuk havanın kaçmasına ve Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa ve Asya'nın bazı kısımları gibi orta enlemlere yayılmasına izin verir . Yüzey üzerindeki etkiler garanti edilmez ve her yerde mutlaka görülmesi gerekmez.

: Neyse ki, bilimsel uzmanlardan oluşan büyük bir pano bizim yanan soruları cevaplamak için bir araya gelen Amy Butler NOAA at Kimyasal Bilimler Laboratuarı , iki yazmıştır konuk mesajlar daha önce Laura ciasto NOAA at İklim Tahmin Merkezi (daha önce üzerinde blogging Ultraviyole radyasyon ) ve Daniela Domeisen , ETH Zürih'te GGS'leri ve yüzey etkilerini araştıran .

(1) Bu Ocak ayında şu ana kadar stratosferik kutup girdabında neler oluyor?

Ciasto : Son birkaç haftadır stratosferik kutupsal girdap zayıflıyor. Bunun anlamı, normalde kutup çevresinde batıdan doğuya hareket eden 10 milibar (bu, yüzeyin yaklaşık 18 mil yukarısındaki atmosfer tabakası) rüzgarlar yavaşlamaya ve sıcaklıklar ısınmaya başladı. 5 Ocak'ta rüzgar aslında yön değiştirdi ve ters yönde hareket etmeye başladı. Rüzgarın tersine çevrilmesinin zamanlaması, ani stratosferik ısınma olayının başlangıcı olarak kabul edilir. GGS'ler farklı şekil ve boyutlarda olabilir.

Stratosferik dolaşımdaki ani stratosferik ısınmanın (SSW) evrimi. Üstteki rakamlar, 26 Aralık 2020 (solda) için 10 milibar (mb) jeopotansiyel yükseklikleri gösteriyor. Kutup girdabı zayıflamaya başladığı için, 5 Ocak 2021'de (ortada) stratosferik rüzgarların işareti ters çevirdiği ve (sağda) ısınma olayı. Alttaki şekil, 15 Aralık 2020'den 18 Ocak 2021'e kadar 60 ° N ve 10mb kutup baş sıcaklıklarında (kırmızı çizgi; Kelvin cinsinden birimler) 100mb bölgesel ortalama rüzgarların (mavi çizgi; m / s cinsinden birimler) gelişimini göstermektedir. Lara Ciasto'nun (NOAA CPC) izniyle. NCEP / NCAR Yeniden Analizinden elde edilen veriler.

Butler : Bu GGB'nin meydana gelmesine neyin yol açtığı henüz tam olarak belli olmasa da, SSW'ye giden haftalarda Kuzey Pasifik üzerinde oldukça kalıcı bir düşük basınçlı hava sistemi ve Kuzey Atlantik ve Avrasya üzerinde yüksek basınçlı hava sistemi vardı. Bu model, doğru konum ve rüzgar koşulları verildiğinde stratosfere yukarı doğru genişledikçe büyüyebilen gerçekten büyük (gezegen ölçekli) bir “atmosferik dalgayı” temsil eder. Aynı hava durumu modelleri önceki GGS'lerle ilişkilendirilmiştir . SSW'den sadece günler önce Kuzey Pasifik'te bir doğa dışı bomba siklonu bu modeli güçlendirmiş olabilir , ancak bu bağlantının daha fazla araştırılması gerekecek.

Bazıları, mevcut olayın Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa ve Asya'nın bazı bölgelerinde “vahşi kış havasına” yol açacağını söylüyor. Ne kadar vahşileşecek ?!

Butler : Genel olarak, kutup girdabındaki kesintiler Avrupa, Asya ve doğu ABD'nin çoğunda soğuk hava salgınlarına neden olabilir. Kanada Arktik bölgesi ve subtropikal Afrika ve Asya gibi diğer bölgeler normal sıcaklıklardan çok daha sıcak görülebilir (Dipnot # 1). Bununla birlikte, bu kutupsal girdap olaylarıyla ilişkilendirmeye başladığımız aşırı soğuk ve karla kimin vurulduğu konusunda bir GGS olayından diğerine çok fazla değişkenlik olabilir. [ Butler'ın yakın zamanda yayınladığı araştırmalardan bazılarını, okuyun.

1958-2013 yılları arasında NCEP-NCAR yeniden analiz kaydında tanımlanan tüm SSW'leri takip eden 30 gün boyunca (solda) Santigrat derece cinsinden yüzey sıcaklığı anormallikleri. Kaynaktan Butler ve diğ. 2017 ve (sağda) 5 Ocak - 23 Ocak 2021 tarihleri arasındaki ortalama dönem için. NCEP / NCAR Renalysis verileri kullanılarak Amy Butler (NOAA CSL) izniyle.

Konum, kutupsal girdabın nerede bölündüğüne veya yer değiştirdiğine ve ayrıca ENSO gibi diğer faktörlerin o sırada havayı etkilediğine bağlı olabilir. Son SSW'yi takiben, stratosfer ve troposfer arasında bir miktar açık bağlantı var gibi görünüyor - genel sıcaklık anormalliği modeli, önceki GGS'lerde gördüklerimize çok benziyor - ancak bu blogun yazımı itibariyle henüz aşırı bir sonuç vermemişti. doğu Bunun gibi bazı bölgelerde aşırı soğuk kapsamlı “nedeni şunlar olabilir engellemeTroposferde ortalamanın üzerinde atmosfer basıncı anlamına gelen Kanada Arktik bölgesinin bazı bölgelerinde, Ocak ayının ilk birkaç haftasında bu bölgelere daha soğuk sıcaklıkların akışını engelliyordu. Bu engelleme, önümüzdeki veya iki hafta içinde hafifleyebilir ve Kuzey Amerika'ya daha fazla soğuğun girmesine izin verebilir.

Domeisen : SSW olayından sonra, Avrupa'nın bazı kısımları kuzeyde çok soğuk ve güneyde fırtınalı hava gördü; örneğin, İspanya büyük kar fırtınalarına maruz kaldı. Henüz hava olaylarını stratosfere bağlayamamış olsak da, bu etkilerin bazıları stratosferik olayla bağlantılı olabilir. Ancak bu son olay, Şubat 2018'de yaptığımız SSW kadar güzel bir ders kitabı örneği değil, bu da Kuzey Avrupa'da ısrarcı soğuk havaya neden oldu.

Soldaki şekil: 2 metrelik sıcaklık, Ortadaki şekil: yağış oranı ve sağdaki şekil: yüzey rüzgarı anormallikleri (oklar, anormalliğin yönünü ve büyüklüğünü, gölgeleme, anormalliğin büyüklüğünü gösterir) zayıf girdap olaylarından sonra. Değerler, NCEP / NCAR yeniden analizinden elde edilen veriler kullanılarak 13 Şubat 2018 ile 29 Mart 2018 arasındaki dönemde aşırı zayıf bir girdap olayını takiben 45 günlük süre boyunca ortalaması alınmıştır. [ Domeisen ve Butler, 2020'den ]. Şekil, Daniela Domeisen'in (ETH Zürih) izniyle kullanılmıştır.

Bu blogda da bildirdiğimiz gibi, şu anda bir La Niña modelindeyiz. Bu, özellikle ani stratosferik ısınmayla elde ettiğimiz etkiler için bu ne anlama gelebilir?

Ciasto : ABD, hem ENSO hem de Madden-Julian Salınımı'ndan (MJO) tropiklerden bol miktarda ilgi görebilir . Son birkaç hafta içinde, MJO çoğunlukla aktif değil, bu yüzden dikkate alınması gereken daha az tropikal etki. La Niña kalıpları, güneyde anormal derecede yüksek sıcaklıklar ve ABD'nin kuzey katmanında soğuk sıcaklıklar getirebilir. Bir GGS bazen modeli güçlendirip genişletebilir, bu da ABD'nin doğusunda daha düşük sıcaklıklara neden olabilir. Ancak, bu şu anda gerçekleşmiyor gibi görünüyor.

SSW'nin başlangıcından bu yana, yüzey sıcaklıkları Kanada'da ve kuzey ABD'nin çoğunda ortalamanın üzerinde ve Körfez Kıyısı boyunca ortalamanın altında olmuştur. Kuzey Amerika'daki biz kar severler için harika değil! SSW'ler farklı şekil ve boyutlarda olabileceğinden, bu sinyallerin etkilerini anlamak, özellikle ENSO ve MJO gibi diğer iklim olayları birleştirildiğinde zordur ve sezon altı sıcaklık ve yağış etkilerini tahmin etmeyi zorlaştırır. Bu nedenle NOAA'nın İklim Tahmin Merkezinde sezon altı iklim görünümlerimizi oluştururken birçok farklı model ve tekniği dikkate alıyoruz .

L'Heureux : Editör olarak kendi şeridimde kalmam gerektiğini biliyorum ama bir ENSO uzmanı olarak buraya iki sentimi atacağım. Aralık ayında ve bu Ocak ayında şimdiye kadar, Hawaii'nin kuzeyindeki Kuzey Pasifik Okyanusu üzerinde çok ısrarcı bir anormal çıkıntı (veya ortalamanın üzerinde baskılar) modeli gördüm. Bu muhtemelen La Niña'nın doğrudan sonucudur. Bununla birlikte, Kuzey Amerika'daki modelin geri kalanı, en azından söylemek için biraz karışıklıktır. Ayrıca Alaska Körfezi ve Alaska üzerinde ortalamanın altında güçlü bir baskı olduğunu fark ettik. Bu, basınç anormalliklerinin normalde batı Kanada ve ABD'nin kuzey katmanında ( PNA modeline benzer şekilde) ortaya çıktığı La Niña için tipik olan bir özellik değildir.). Laura'nın yazdığı gibi, bu Kuzey Amerika'nın çoğunda beklenenden daha sıcak koşullara yol açtı. Ancak, olay hala bitmedi ve ABD ve Avrupa'nın bazı bölgelerinde daha soğuk hava salgınları görmeye devam edebiliriz.

Blob'daki son uzman panelimde bu soruyu sordum , bu yüzden size sadece adil görünüyor. Blob, Polar Vortex ve Godzilla El Niño'yu ringe sokarsanız, hangisi kazanır?

Butler : Stratosferik bir bilim insanı olarak Polar Vortex'e karşı biraz önyargılıyım, ancak yalnızca halka adını Stratosferik Kasırga olarak değiştirirsek.

Ciasto : Eğer yüzük ABD'de ise, Godzilla El Niño ve Blob'un muhtemelen bir araya gelerek Polar Vortex'i yeneceğini söylemeliyim. Ama her zaman zayıf olanı desteklemeyi severim.

Domeisen : Bence Blob ve Godzilla El Niño, Kuzey Amerika için savaşacak, El Niño tropik bölgeleri ve tüm Güney Yarımküre'yi kazanacak, kutup girdabı ise Avrasya'daki tüm yarışmalarda açık bir galip çıkacak.

Meteorolog olmayan bir akrabam bana e-posta göndererek kutup girdabının bölünüp bölünmediğini sordu. Bunun ne anlama geldiğini ve yerinden edilmiş girdaba karşı bölünmenin olası sonuçlarını açıklayabilir misiniz?

Butler : Kutup girdabı, büyük atmosferik dalgalarla çarpıldığında, ya kutuptan itilme ya da iki küçük girdap lobuna bölünme eğilimindedir. Bazen önce yer değiştirir ve sonra ayrılır. Bu yıl şimdiye kadar, kutupsal girdap kutuptan kaymış ve Kuzey Atlantik ve Avrupa'da çok genişlemiş olsa da, en alttaki stratosferde bazı bölünmeler meydana geldi. Önümüzdeki haftalarda girdap kuzey Asya'ya kayacak ve daha sonra muhtemelen Kuzey Amerika'da daha da uzayacak gibi görünüyor.

Domeisen : Stratosferde bölünme ve yer değiştirme olayları çok farklı görünse de, yüzey etkilerindeki farklılıkların ne olduğunu henüz tam olarak anlamıyoruz. Genel olarak, bölünmüş bir olaydaki daha küçük girdap loblarından biri belirli bir bölgede, örneğin Kuzey Amerika'da hareket ettiğinde, bu, Ocak 2019'da gözlemlendiği gibi, bu bölümde aşırı soğuk havaya neden olabilir.

Bu ani stratosferik ısınma diğerlerine göre ne kadar iyi tahmin edildi? Bazı model kılavuzlarına baktığımı hatırlıyorum ve görünüşe göre bazıları bu gelişmeyi oldukça erken ima ediyordu. Neden tahmin etmiş olabileceklerine dair bazı nedenler üzerine spekülasyon yapabilir misiniz?

Ciasto : Aralık ortasına kadar, dinamik modeller Ocak ayı başlarında stratosferik kutup girdabında bir zayıflama olacağını tahmin ediyordu. Modellerden birkaçı aynı zamanda kutup girdabının kısa süreli güçlenmesini ve ardından 10 Ocak civarında meydana gelen ikinci bir zayıflamayı da öngördü. loblar). Bu da modellerin GGS ile ilgili yüzey etkilerini tahmin etme yeteneğini etkileyebilir.

Domeisen : Görünüşe göre insanlar, Aralık ayı başlarında ne olacağına dair bir önseziye sahipti : Aralık ayı başında Twitter'da başlatılan ve herkesin önümüzdeki kış SSW'nin zamanlamasını tahmin etmesi gereken SSW yarışmasında , oyların çoğu gerçekten de Ocak başı için.

Küresel ısınma, her iki yarım kürede de ani stratosferik ısınmaları etkiledi mi yoksa etkilemesi öngörülüyor mu?

Butler : Kuzey Yarımküre için, kısa cevap, SSW'lerde gözlenen güçlü bir eğilim olmadığıdır, ancak on yıldan on yıla kadar önemli bir değişiklik olmasına rağmen, 1990'lar gibi bazı dönemlerde neredeyse hiç GGS görülmezken, 2000'ler gibi diğerleri bir tane gösteriyor. neredeyse her yıl. Gelecekte, iklim modelleri daha sıcak bir iklimde ne olacağı konusunda hemfikir değil. Bazıları kutupsal girdapta önemli bir güçlenme gösterirken, diğerleri zayıflama gösterir .

Farklılıklar muhtemelen belirli bir model veya senaryoda artan sera gazı konsantrasyonlarına bağlı olarak sıcaklığın nasıl ve nerede değiştiğiyle ilgilidir. Örneğin, tropikal üst troposferin daha sıcak hale geleceği tahmin edilmektedir, bu muhtemelen tropopoz (troposferi stratosferden ayıran atmosferik katman) boyunca ekvatordan kutba sıcaklık gradyanını artıracak ve her ikisinde de kutupsal girdabı hızlandıracaktır. yarım küre. Bununla birlikte, Kuzey Kutbu yüzeyinin orta enlemlere göre artan ısınması, yüzey sıcaklığı gradyanını azaltır ve ters yönde Kuzey Yarımküre kutup girdabına etki edebilir. Ayrıca, stratosferi dürtükleyen büyük atmosferik dalgaların yoğunluğu veya frekansı gelecekteki bir iklimde farklılık gösterebilir ve bu da SSW'lerin ne sıklıkta meydana geldiğini etkileyebilir.

Domeisen : Geçmiş olaylara da bakabiliriz: 1950'lerden önce Kuzey Yarımküre stratosferinin güvenilir ölçümlerine sahip olmasak da (Güney Yarımküre için daha da az), geçtiğimiz on yıllar için SSW olaylarının sıklığını onların yüzey etkileri. Bu yeniden yapılanma, geçtiğimiz yüzyıllarda GGS sıklığında bir eğilim olmadığını, ancak değişkenlikte on yıllık farklılıklar olduğunu ortaya koymaktadır (aşağıdaki Şekildeki koyu kırmızı çizgi, GGS sıklığının tahminini, açık kırmızı çizgi ise 1979'da başlayan ölçümleri göstermektedir. ). Özellikle, 1990'lar, 1850'den bu yana en uzun süreli devamsızlık olarak ortaya çıkan uzun süreli GGS yokluğuyla karakterize edildi - şu anda nedenini bilmiyoruz.

ERA40 ve ERA-ara verilerinin (1958–2014) bir kombinasyonuna göre kış başına ani stratosferik ısınma (SSW) olaylarının sayısı (gri çubuklar) ve 1979–2014 için aşağı doğru SSW olaylarının sayısı (kırmızı çubuklar). Gri ve açık kırmızı çizgiler, ilgili zaman serileri (alttaki çubuklar) için düzleştirilmiş meydana gelme sıklığını gösterir. Koyu kırmızı çizgi, aşağı yönlü bir etkiye sahip GGS olaylarının bir tahminini gösterirken, gölgeleme 95. yüzdelik dilim tarafından verilen belirsizliği gösterir. Den Şekil Domeisen, 2019, JGR Daniela Domeisen (ETH Zurich) nezaketen.

KAYNAK NOAA

ÇEVİRİ NORMAL GOOGLE