Polární vortex (nebo polární vortex ) je tvrdohlavý, velká nadmořská výška deprese se nachází v blízkosti jedné z geografických pólů planety. Na Zemi se tato nízkotlaká centra tvoří v horní a střední troposféře a ve stratosféře .
Tyto nízkotlaké zóny jsou spojeny s jádrem studeného vzduchu a vytvářejí na povrchu tepelné anticyklóny v důsledku polární fronty, protože když se vzduchová hmota smrští a zhustne, vyvíjí na ni silný tlak. Polární vír se proto v zimě zesiluje a v létě zeslabuje, protože závisí na tepelném rozdílu mezi rovníkem a póly.
Obecně vír nepřesahuje poloměr 1 000 km a vzduch ve víru provádí cyklónovou rotaci, buď proti směru hodinových ručiček na severní polokouli a ve směru hodinových ručiček na jižní polokouli, pod účinkem Coriolisovy síly . Existují dvě střediska arktických vírů: jedno poblíž ostrova Baffin a druhé nad severovýchodní Sibiří , což odpovídá středu severoamerického vysokotlakého systému a středisku sibiřského vysokého tlaku . Antarktický vír má tendenci ležet v blízkosti Rossova šelfu na 160 ° západní délky, což odpovídá středu antarktické výšky .
Vzhledem k tomu, že polární víry jsou také animovány pohybem dolů ze stratosféry do střední troposféry, jedná se o sadu párů nadmořská výška / tlak, která se používá k označení její polohy. Izobarický povrch na 50 hPa se nejčastěji používá pro identifikaci jeho stratosférického umístění. Někteří meteorologové používají k identifikaci polárního víru nižší úrovně, tak nízké, jako je tlaková hladina 500 hPa (v zimě asi 5460 metrů nad mořem). Rozsah uzavřených teplotních obrysů potenciálu v tropopauze lze použít ke stanovení jeho intenzity.
Polární víry, jak naznačuje jejich název, se tvoří poblíž pólů z teplotního rozdílu mezi rovníkem a polárními oblastmi. Intenzifikace a pokles polárního víru je proto poháněn pohybem vzdušných hmot a přenosem tepla v polární oblasti.
V létě je sluneční svit na pólu téměř nepřetržitý a teplotní rozdíl je proto menší a lokalizovaný poblíž tohoto pólu. Vír je zde tedy nejslabší a extratropické cyklóny, které migrují do vyšších zeměpisných šířek, mohou vír narušit vytvářením řezných prohlubní v polární vzduchové hmotě. Tyto jednotlivé víry mohou přetrvávat déle než měsíc.
Na podzim rostou cirkumpolární větry s rychlostí a polární vír stoupá ve stratosféře, jak teplota klesá u pólu a noc se stává téměř trvalou. Výsledkem je, že polární vzduch tvoří stále více koherentní masu vzduchu, polární vír. Na začátku zimy je teplotní rozdíl největší a vír je nejintenzivnější. Vírové jádro se poté ochladí, poklesne vítr a energie víru se sníží.
Na konci zimy a na začátku jara je vír nejslabší a velké fragmenty studené kopule pod vírem lze odklonit do nižších zeměpisných šířek silnějšími systémy počasí, které se z těchto zeměpisných šířek vplížily. Ve spodní stratosféře během léta přetrvávají silné potenciální gradienty víru a většina tohoto vzduchu zůstává uzavřena poblíž pólů, dlouho poté, co se vír ve stratosféře rozpustí.
Sopečné erupce v tropech mohou také vést k silnějšímu polárnímu víru během zimy, a to až dva roky po události. Síla a poloha polárního víru ovlivňují atmosférickou cirkulaci ve velké oblasti kolem něj. Jeden index používaný na severní polokouli k měření jeho velikosti je hodnota arktické oscilace .
Náhlý pokles zimní aktivity polárního víru je extrémní jev, známý jako náhlé stratosférické oteplování (SSW), a spojený s dramatickým nárůstem teploty stratosféry (v rozmezí 30 až 50 ° C ) za několik málo dnů. Část víru pak může sestoupit do nižších zeměpisných šířek a přinést s sebou kopuli velmi studeného vzduchu. V zimě má abnormálně slabý polární vír důsledky pro velkou část severní polokoule. Ve skutečnosti jsou průměrné teploty v mírných pásmech (Severní Amerika a Eurasie) obecně nižší než normální, zatímco obvykle jsou vyšší než obvykle na sever od polárního kruhu.
Arktický vír je obvykle protáhlý, má dvě cyklonální centra, jedno nad Baffinovým ostrovem v Kanadě a druhé nad severovýchodní Sibiří. Když je v zimě nejintenzivnější, existuje pouze jedno středisko. Antarktický polární vír je výraznější a vytrvalejší než arktický. Vír je nejsilnější v zimě, kdy je teplotní gradient nejstrmější, a v létě se může výrazně snížit nebo dokonce zmizet.
Antarktický polární vír je výraznější a vytrvalejší než arktický: příčina tohoto jevu pochází z distribuce půdy a reliéfu na severní polokouli, která zdůrazňuje fenomén Rossbyho vln , což vede ke snížení víru aktivity, zatímco v relativně plochá jižní polokoule, žádný zvláštní jev nenarušuje aktivitu víru.
Studie z roku 2001 zjistila, že stratosférická cirkulace může mít abnormální vliv na povětrnostní vzorce. Zimy se slabým polárním vírem jsou spojeny se sestupem mrazivého vzduchu směrem k nižším zeměpisným šířkám. Tak chladné počasí z roku 2014 v Severní Americe bylo způsobeno klesání arktické dómu vůči amerického Středozápadu , který umožnil, aby zlomit několik záznamů za nízkých teplot nad střední a východní Severní Americe během zimy 2013-2014, a to zejména v lednu .
Ve stejném roce našli vědci statistickou korelaci mezi slabým polárním vírem a koncentracemi závažných případů nachlazení na severní polokouli. V poslední době vědci identifikovali interakce s poklesem arktického mořského ledu , sníženou sněhovou pokrývkou , profily evapotranspirace , anomáliemi severoatlantické oscilace (NAO) nebo souvisejícími anomáliemi počasí. S konfigurací polárního víru a proudového proudu .
Dlouhodobé závěry budou trvat desetiletí, než se přírodní variabilita odliší od klimatických trendů. Obecně se však předpokládá, že snížení sněhové pokrývky a mořského ledu způsobené globálním oteplováním snižuje odraz slunečního světla, což zvyšuje evapotranspiraci, a tím mění rozložení tlaku a teplotní gradient polárního víru, což jej oslabuje. To se projeví, když amplituda Rossbyho vln způsobí v tryskovém proudu významné meandry, které umožňují transport teplejšího vzduchu k severnímu pólu a polárního vzduchu do nižších zeměpisných šířek. Amplituda tryskového proudu se zvyšuje se slabším polárním vírem, což zvyšuje pravděpodobnost zablokování počasí . Jedna taková nedávná blokovací událost nastala, když vysokotlaký systém zaparkoval nad Grónskem a změnil cirkulaci, aby namířil hurikán Sandy k severovýchodnímu pobřeží Spojených států namísto obvyklé cesty k severnímu Atlantiku.
Chemické reakce spojené s antarktickým polárním vírem způsobují prudký pokles koncentrace ozonu . Původem je následující mechanismus: kyselina dusičná obsažená ve stratosférických oblacích reaguje s aerosolovými sloučeninami, čímž vytváří chlor, což má za následek katalyzování fotochemické destrukce ozonu. Tyto mraky nemůže být vytvořen při teplotě nižší než asi -80 ° C . Koncentrace chloru se tak během polární zimy zvyšuje a výsledná destrukce ozonu je větší, když se sluneční světlo na jaře vrací se zvyšující se sluneční energií.
Protože mezi Arktidou a středními zeměpisnými šířkami dochází k větší výměně vzduchu, je poškozování ozonu u severního pólu mnohem méně závažné než na jihu. Výsledkem je, že sezónní snižování hladin ozonu v Arktidě je obecně charakterizováno „ozonovým nárazem“, zatímco závažnější vyčerpání ozonu nad Antarktidou je považováno za „ozonovou díru“ v ozonové vrstvě. “
Tento jev je přirozený, ale lidská činnost jej zesílila. Produkce oxidů dusíku pomocí fosilních paliv skutečně značně zvýšila koncentraci kyseliny dusičné nezbytnou pro tento jev.
Je také známo, že jiné planety a měsíce mají polární víry, včetně Venuše (dvojitý jednopólový vír), Marsu , Jupitera , Saturnu a Saturnova měsíce Titan . Jižní pól Saturnu je jediný s horkým polárním vírem ve sluneční soustavě.