Brå stratosfærisk oppvarming

Brå stratosfærisk oppvarming er eit fenomen der polarvirvelen med vestavind på nordlege halvkule om vinteren brått (dvs. i løpet av eit par dagar) blir mykje svarkare eller til og med skiftar retning, i tillegg til ein temperaturauke på fleire titals grader Celsius i stratosfæren.

Om vinteren oppstår det vanlegvis fleire mindre oppvarmingar på nordlege halvkule, med større oppvarmingar om lag annakvart år. Ein av årsakene til at den stratosfæriske oppvarminga skjer på nordlege halvkule er landmassane og det at store temperaturkontrastar mellom land og hav skapar lange rossbybølgjer i troposfæren. Desse bølgjene forplantar seg opp til stratosfæren og bryt saman her. Dette fører til at straumen i dette nivået går saktare, noko som igjen fører til oppvarminga. Det kan derimot òg skje liknande fenomen på sørlege halvkule.

Historie

Dei første lengre målingane av stratosfæren vart starta av Richard Scherhag i 1951. Han nytta radiosondar for å gjere temperaturmålingar i den øvre stratosfæren (~40km). Han oppdaga då den første stratosfæriske oppvarminga den 27. januar 1952. Etter oppdaginga hans sette Scherhag saman eit lag av meteorolog for å studere stratosfæren ved universitetet sitt, Freie Universität Berlin. Denne gruppa kartla temperaturen og geopotensiell høgd i stratosfæren på den nordlege halvkula og nytta i mange år radiosondar og sonderakettar. I 1979 då satellittar kom i større bruk, vart dei meteorologiske målingane meir omfattande. Sjølv om satellittane hovudsakleg vart nytta for troposfæren, målte dei òg data i stratosfæren. I dag vert både satellittar og stratosfæriske radiosondar nytta til å gjere slike målingar.

Skildring

Brå stratosfærisk oppvarming vert ofte inndelt i tre kategoriar:

1. Kraftig oppvarming
2. Mindre oppvarming
3. Endeleg oppvarming

Stundom vert ein fjerde type oppvarming tatt med, kalla kanadisk oppvarming, på grunn av den unike strukture og utviklinga, som skil han frå dei andre oppvarmingane.

Kanadisk oppvarming skjer tidleg på vinteren i stratosfæren på den nordlege halvkula, typisk frå midten av november til tidleg i desember.

Kraftig oppvarming

Desse skjer når vestavinden på 60N og i høgda 10 hPa (geopotensiell høgd) skiftar retning, altså han vert austleg (går vestover). Dette forstyrrar polarvirvelen og han vert anten delt inn i fleire mindre virvlar eller flyttar han bort frå den vanlege plasseringa over nordpolen.

I følgje Verdas meteorologiorganisasjon sin Kommisjon for atmosfæriske vitskapar (Mclnturff, 1978) «kan ein stratosfærisk oppvarming seiast å vere kraftig, om den sonalt midla temperaturen i nivået 10 hPa eller lågare aukar mot polane frå 60 ºN og sirkulasjonen går motsett veg.»

Mindre oppvarming

Mindre oppvarming liknar kraftige oppvarmingar, men er ikkje like dramatiske. Vestavinden vert svakare, men endrar ikkje retning. Derfor får ein heller ikkje nedbryting av polarvirvelen.

Verdas meteorologorganisasjon kallar ei stratosfærisk oppvarming for mindre om ein signifikant temperaturauke (minst 25 °C i ein periode på ei veke eller mindre) er observert i strastosfæren på vinterhalvkula. Polarvirvelen vert ikkje broten ned og vinden vert ikkje reversert.

Endeleg oppvarming

Strålingssyklusen i stratosfæren gjer at lufstraumen om vinteren i snitt er vestleg (går austover) og om sommaren er austleg (går vestover). Ei siste oppvarming skjer i denne overgangen, slik at polarvirvelen endrar retning for oppvarminga, men endrar seg ikkje attende før vinteren kjem attende. Dette skjer fordi stratosfæren har gårr inn i den austlege sommarfasen. Han er endeleg fordi ein ikkje får fleire oppvarmingsepisodar om sommaren, slik at det er den endelege eller siste oppvarminga for vinterhalvåret.

Dynamikk

Ein vanleg vinter på den nordlege halvkula får ein fleire mindre oppvarmingar, og kraftige oppvarmingar skjer i snitt annankvart år. Ei årsak til at den kraftige stratosfæriske oppvarminga skjer på den nordlege halvkula er fordi orografien og temperaturskilnadane mellom land og hav skapar lange (bølgjetal 1 eller 2) rossbybølgjer i troposfæren. Desse bølgjene forplantar seg oppover i stratosfæren og bryt ned der. Dette skapar ei oppvarming som hindrar luftstraumen. Dette er årsaka til at dei kraftige oppvarmingane berre er observert på den nordlege halvkula, bortsett frå eitt tilfelle. I 2002 observerte ein ei kraftig oppvarming på den sørlege halvkula. Årsaka til dette er ikkje fortstått fullt ut enno.

I starten oppstår ein blokkerande sirkulasjonsmønster i troposfæren. Dette blokkeringsmønsteret skapar ei planteær sonal bølgje (vanlegvis ei elle rto bølgjer) med uvanleg stor amplitude. Den veksande bølgja forplantar seg opp i stratosfæren og svekkar den sonale vinden. Polarnattjetten vert svekka og samstundes vert han forstyrra av dei veksande planetære bølgjene. Sidan bølgjeamplituden aukar med minkande tettleik er ikkje den austlege akselerasjonen effektiv i høge nivå. Om bølgjene er kraftige nok vil den sonale luftstraumen verte så svekka at han reverserer og går vestover. På dette stadiet kan ikkje lenger dei planetære bølgjene trenge inn i stratosfæren (på grunn av noko ein kallar Charney-Drazen-kriteriet). Dermed vert den oppoverretta energioverføringa blokkert og ein får ei særs rask austleg svekking av luftstruamen og den polare oppvarminga når eit kritisk nivå, som då må flyttast nedover fram til oppvarminga og den reverserte sonale vinden påverkar heile den polare stratosfæren.

Det er ein samanheng mellom brå stratosfærisk oppvarming og den kvasibiennale oscillasjonen (QBO) over ekvator. Når QBO er i ein fase med austleg vind fører dette til at rossbybølgjene som forplantar seg oppover blir forsterka i polarvirvelen, og får ein større vekselverknad med luftstraumen i dette nivået. Det eksisterer altså ein statistisk signifikant ubalanse mellom fasen til QBO (austleg eller vestleg vind) og kor ofte den brå stratosfæriske oppvarminga skjer.

Kjelder

• Denne artikkelen bygger på «Sudden stratospheric warming» frå Wikipedia på engelsk, den 1. desember 2009.