A sarki örvény (vagy sarki örvény ) makacs, nagy magasságú mélyedés, amely egy bolygó egyik földrajzi pólusa közelében helyezkedik el. A Földön ezek az alacsony nyomású központok a felső és a középső troposzférában, valamint a sztratoszférában alakulnak ki .
Ezek az alacsony nyomású zónák a hideg levegő magjához kapcsolódnak, és a felszínen termikus anticiklonokat adnak a sarki front nyomán, mert amikor a légtömeg összehúzódik és sűrűbbé válik, erős nyomást gyakorol rá. A sarki örvény ezért télen fokozódik, nyáron pedig gyengül, mert az Egyenlítő és a pólusok közötti hőkülönbségtől függ .
Általában az örvény sugara nem haladja meg az 1000 km-t , és az örvényben lévő levegő ciklonikusan forog, akár az óramutató járásával ellentétes irányban az északi féltekén , akár az óramutató járásával megegyező irányban a déli féltekén, a Coriolis-erő hatására . Két sarkvidéki örvényközpont van: az egyik a Baffin-sziget közelében , a másik pedig Északkelet- Szibéria felett , amely megfelel az észak-amerikai magas és a szibériai nagynyomású rendszer központjának . Az antarktiszi örvény általában a Ross-polc közelében fekszik , a nyugati 160 ° -nál, amely megfelel az antarktiszi magaslat középpontjának .
Mivel a sarki örvények a sztratoszférából a középső troposzférába is lefelé mozognak, helyzetének megjelölésére magasság / nyomás párok halmazát használják. Az izobár felület a 50 hPa a leggyakrabban használt, hogy azonosítsa a sztratoszféra helyét. Egyes meteorológusok alacsonyabb szintet, akár 500 hPa-os nyomást (télen körülbelül 5460 méterrel a tengerszint felett) használnak a sarki örvény azonosítására. A tropopauza zárt potenciális hőmérsékleti kontúrjainak mértéke felhasználható annak intenzitásának meghatározására.
A sarki örvények, amint a nevük is mutatja, az Egyenlítő és a poláris régiók közötti hőmérséklet-különbségből alakulnak ki a pólusok közelében. A sarki örvény fokozódását és csökkenését tehát a légtömegek mozgása és a hőátadás okozza a sarki régióban.
Nyáron a napsütés szinte folyamatos a póluson, ezért a hőmérséklet-különbség kisebb és az utóbbi közelében lokalizálódik. Az örvény ezért ott a leggyengébb, és a nagyobb szélességre vándorló extratropikus ciklonok megzavarhatják az örvényt, ha a poláris légtömegben vágott mélyedéseket képeznek . Ezek az egyes örvények több mint egy hónapig fennmaradhatnak.
Ősszel megnő a cirkumpoláris szelek sebessége és a sarki örvény megemelkedik a sztratoszférában, amikor a hőmérséklet a pólusnál csökken, és az éjszaka szinte állandóvá válik. Ennek eredményeként a sarki levegő egyre koherensebb légtömeget, a sarki örvényt képez. A tél kezdetén a hőmérséklet-különbség a legnagyobb, és az örvény a legintenzívebb. Ezután az örvénymag lehűl, a szelek csökkennek és az örvény energiája csökken.
Késő télen és kora tavasszal az örvény a leggyengébb, és az örvény alatt lévő hideg kupola nagy töredékei erősebb időjárási rendszerek segítségével alacsonyabb szélességekre terelhetők, amelyek ezekből a szélességekből kúsznak be. A sztratoszféra legalacsonyabb szintjén az erős potenciális örvénygradiensek fennmaradnak a nyár folyamán, és ennek a levegőnek a legnagyobb része a pólusok közelében marad, jóval azután, hogy az örvény feloldódott a sztratoszférában.
A trópusok vulkánkitörései télen is erősebb sarki örvényhez vezethetnek, akár két évig is az esemény után. A sarki örvény ereje és helyzete befolyásolja a légkör keringését a körülötte lévő nagy területen. Az északi féltekén a nagyságának mérésére használt egyik index a sarkvidéki oszcilláció értéke .
A hirtelen télen aktivitása a poláris örvény egy szélsőséges ként ismert jelenség Sudden Sztratoszférikus Melegítés (SSW), és a kapcsolódó drámai hőmérsékletének emelkedése a sztratoszféra (a tartományban 30- , hogy 50 ° C ) néhány napok. Az örvény egy része ezután leereszkedhet alacsonyabb szélességi fokokra, és nagyon hideg levegőjű kupoláját hozhatja magával. Télen a kórosan gyenge sarki örvény az északi félteke nagy részére következményekkel jár. Valójában az átlagos hőmérséklet általában a mérsékelt égövi övezetekben (Észak-Amerika és Eurázsia) a normálnál alacsonyabb, míg a sarkkörtől északra általában magasabb.
Normál esetben a sarkvidéki örvény hosszúkás, két ciklonikus központtal rendelkezik, az egyik a kanadai Baffin-sziget felett, a másik pedig Északkelet-Szibéria felett. Amikor télen a legintenzívebb, csak egy központ van. Az antarktiszi sarki örvény hangsúlyosabb és tartósabb, mint az északi-sarkvidéki. Az örvény erőteljesebb télen, amikor a hőmérséklet-gradiens a legmeredekebb, és nyáron jelentősen csökkenhet, vagy akár eltűnhet.
Az antarktiszi sarki örvény hangsúlyosabb és tartósabb, mint az északi sarkvidék: ennek a jelenségnek az oka az északi féltekén a föld eloszlása és domborzata , amely hangsúlyozza a Rossby-hullám jelenségét , ami az aktivitási örvény csökkenéséhez vezet, míg a viszonylag lapos déli féltekén, egyetlen különösebb jelenség sem zavarja az örvény aktivitását.
Egy 2001-es tanulmány megállapította, hogy a sztratoszféra keringésének rendellenes hatása lehet az időjárási szokásokra. A gyenge poláris örvényű tél a fagyos levegő alacsonyabb szélességi fokok felé történő süllyedésével jár. Így Észak-Amerikában a 2014-es hidegtörést a sarkvidéki kupolának az amerikai középnyugat felé történő leereszkedése okozta , ami lehetővé tette az alacsony hőmérsékletek több rekordjának megdöntését Észak-Amerika középső és keleti részein a 2013 és 2014 közötti téli időszakban, különösen januárban.
Ugyanebben az évben a kutatók statisztikai összefüggést találtak a gyenge poláris örvény és az északi féltekén a súlyos hideg esetek koncentrációja között . A közelmúltban a tudósok kölcsönhatásokat állapítottak meg az északi-sarki tengeri jég csökkenésével, a hótakaró csökkenésével , az evapotranspirációs profilokkal , az észak-atlanti oszcillációs (NAO) anomáliákkal vagy a kapcsolódó időjárási rendellenességekkel a poláris örvény és a sugáráram konfigurációjával .
A hosszú távú következtetéseknek évtizedekre lesz szükségük a természetes változékonyság és az éghajlati trendek megkülönböztetéséhez. Az általános hipotézis azonban az, hogy a globális felmelegedés okozta hótakaró és tengeri jég csökkenése csökkenti a napfény tükröződését, ami növeli az evapotranspirációt, ami megváltoztatja a nyomáseloszlást és a sarki örvény hőmérsékleti gradiensét, ami gyengíti azt. Ez akkor válik nyilvánvalóvá, amikor a Rossby-hullámok amplitúdója jelentős kanyarulatokat okoz a sugáráramban, amely lehetővé teszi a melegebb levegő szállítását az északi pólusba és a sarki levegőt az alacsonyabb szélességekre. A sugáráram amplitúdója gyengébb sarki örvénynél növekszik, ami növeli az időjárási elzáródások esélyét . Az egyik ilyen közelmúltbeli blokkoló esemény akkor történt, amikor egy nagynyomású rendszer leparkolt Grönland felett, és megváltoztatta a keringést, hogy a Sandy hurrikánt az Egyesült Államok északkeleti partja felé irányítsa az Atlanti-óceán északi felé vezető szokásos vágány helyett.
Az antarktiszi sarki örvényhez kapcsolódó kémiai reakciók az ózonkoncentráció hirtelen csökkenését okozzák . A következő mechanizmus az eredete: a sztratoszférikus felhőkben található salétromsav reagál az aeroszolvegyületekkel, így klór keletkezik, amelynek hatása az ózon fotokémiai pusztulásának katalizátora. Körülbelül -80 ° C alatti hőmérsékleten ezek a felhők nem képződhetnek . A klór -koncentráció így emelkedik a sarki tél, és a kapott ózon pusztítás nagyobb, amikor a napfény visszatér a tavaszi növekvő napenergia.
Mivel az északi-sarkvidék és a közepes szélesség között nagyobb a légcsere, az északi póluson az ózonréteg-csökkenés sokkal kevésbé súlyos, mint délen. Ennek eredményeként az Északi-sarkvidék ózonszintjének szezonális csökkenését általában „ózon dudor” jellemzi, míg az Antarktisz felett az ózonréteg súlyosbodását „ózonlyuknak” tekintik. Az ózonrétegben ”.
Ez a jelenség természetes, de az emberi tevékenység felerősítette. Valójában a nitrogén-oxidok fosszilis üzemanyagok felhasználásával történő előállítása jelentősen megnövelte a jelenséghez szükséges salétromsav koncentrációt.
Más bolygókról és holdakról is ismert, hogy vannak sarki örvényeik, köztük a Vénusz (kettős egypólusú örvény), a Mars , a Jupiter , a Szaturnusz és a Szaturnusz Titán holdja . A Szaturnusz déli pólusa az egyetlen, amelynek forró sarki örvénye van a Naprendszerben.