Πέμπτη, 4 Απριλίου 2013

Αιφνίδια Στρατοσφαιρική Θέρμανση



Σύμφωνα με τα τελευταία παρατηρησιακά και προγνωστικά στοιχεία, ένα σημαντικό μετεωρολογικό φαινόμενο πρόκειται να λάβει χώρα στο Β. ημισφαίριο κατά τη διάρκεια των επόμενων εβδομάδων. Πρόκειται για την αποκαλούμενη αιφνίδια στρατοσφαιρική θέρμανση (ΑΣΘ, sudden stratospheric warming-SSW), η οποία αποτελεί ίσως μία από τις πλέον ραγδαίες ατμοσφαιρικές μεταβολές που συμβαίνουν στον πλανήτη μας. Το συγκεκριμένο φαινόμενο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1952 από τον Scherhag στο Βερολίνο, χρησιμοποιώντας δεδομένα ραδιοβολίσεων. Έκτοτε, η ανάπτυξη της τεχνολογίας των δορυφόρων επέτρεψε την καλύτερη και διεξοδικότερη παρακολούθηση του φαινομένου.
Η στρατόσφαιρα
Για την καλύτερη κατανόηση του μηχανισμού εκδήλωσης του φαινομένου της ΑΣΘ είναι σκόπιμο να ξεκινήσουμε με μία σύντομη επισκόπηση της ίδιας της στρατόσφαιρας. Η στρατόσφαιρα είναι το ατμοσφαιρικό εκείνο στρώμα το οποίο εκτείνεται από τα 10-12 km (990-1000 hPa) έως τα 45-50 km (3-1 hPa). Μέσα στην στρατόσφαιρα, η θερμοκρασία αυξάνεται με το ύψος εξαιτίας της απορρόφησης της υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας από το όζον. Αν και το μέγιστο της συγκέντρωσης του όζοντος (η λεγόμενη στιβάδα ή στρώμα του όζοντος) εντοπίζεται στα ~25 km (~5 hPa), η μέγιστη θερμοκρασία καταγράφεται συνήθως στο ανώτερο όριο της στρατόσφαιρας εξαιτίας της μικρότερης πυκνότητας του αέρα. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, η θερμοκρασία της κατώτερης στρατόσφαιρας είναι υψηλότερη πάνω από τους πόλους και χαμηλότερη πάνω από τον ισημερινό (λόγω της ισχυρότερης θέρμανσης του ισημερινού, το ύψος της τροπόπαυσης αυξάνεται οπότε ελαττώνεται η θερμοκρασία στα κατώτερα στρώματα της στρατόσφαιρας). Στον αντίποδα, κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι μέγιστες θερμοκρασίες στην κατώτερη στρατόσφαιρα παρατηρούνται πάνω από τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη. Στην μέση και ανώτερη στρατόσφαιρα, η θερμοκρασία ελαττώνεται καθώς κινούμαστε από το θερινό προς το χειμερινό πόλο.
Ο πολικός στρόβιλος
Ο πολικός στρόβιλος (αναφέρεται και ως πολική δύνη) είναι μία επίμονη μεγάλης κλίμακας κυκλωνική κυκλοφορία του ατμοσφαιρικού αέρα, η οποία παρατηρείται στα μέσα και ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας. Το κέντρο αυτής της κυκλοφορίας εντοπίζεται πάνω από τους πόλους του πλανήτη μας. Στην περίπτωση της Αρκτικής, ο πολικός στρόβιλος είναι συνήθως ασύμμετρος και χαρακτηρίζεται από την παρουσία μίας σκάφης (επιμηκυμένη περιοχή χαμηλών γεωδυναμικών υψών) πάνω από την ανατολική Β. Αμερική. Θα πρέπει να σημειωθεί πως 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.
Ο πολικός στρόβιλος της Αρκτικής χαρακτηρίζεται από την παρουσία ισχυρών δυτικών ζωνικών ανέμων στα μεσαία και ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαριας (περιστρόφη με φορά αντίθετη από αυτή των δεικτών του ρολογιού, θεωρώντας ότι βλέπουμε την τομή του Β. πόλου). Εξαιτίας της παρουσίας του στροβίλου, το στρώμα του ατμοσφαιρικού αέρα επάνω ακριβώς από την περιοχή του πόλου απομονώνεται και αναπτύσσει εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η θερμοκρασία της στρατόσφαιρας στο ύψος των 10 hPa μπορεί να πέσει ακόμα και στους -70 με -80 oC.
Η αιφνίδια στρατοσφαιρική θέρμανση
Το φαινόμενο της ΑΣΘ προκαλείται από την αλληλεπίδραση μεταξύ της ζωνικής κυκλοφορίας της πολικής στρατόσφαιρας (πολικός στρόβιλος) και κατακόρυφα κινούμενων πλανητικών κυμάτων της τροπόσφαιρας. Υπό “φυσιολογικές” συνθήκες, η ζωνική ροή του πολικού στροβίλου είναι αρκούντως ισχυρή ώστε αυτά τα πλανητικά κύματα να ανακλώνται και να ανακατευθύνονται προς τον ισημερινό. Παρόλα αυτά, η διαρκής αλληλεπίδραση του πολικού στροβίλου με τέτοιου είδους κύματα είναι δυνατόν να οδηγήσει σε σταδιακή εξασθένιση της ζωνικής ροής. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, ένα ισχυρό πλανητικό κύμα της τροπόσφαιρας που κινείται κατακόρυφα, διεισδύοντας στην κατώτερη στρατόσφαιρα, είναι δυνατόν να οδηγήσει σε εκτόπιση του πολικού στροβιλού. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα την μεταφορά θερμότερων αερίων μαζών από τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη προς την Αρκτική (πολλές φορές με βίαιο τρόπο), οπότε και λαμβάνει πλέον χώρα το φαινόμενο της ΑΣΘ.
Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Μετεωρολογίας (ΠΟΜ), ένα επεισόδιο ΑΣΘ ταυτοποιείται όταν η παρατηρείται αύξηση της θερμοκρασίας στα 10 hPa (μέση στρατόσφαιρα) καθώς κινούμαστε από το γεωγραφικό πλάτος των 65 μοιρών βόρεια προς την Αρκτική. Απαραίτητη προϋπόθεση είναι η θετική αυτή θερμοβαθμίδα να διατηρείται για 5 συνεχείς ημέρες. Αυτή θεωρείται μία “μικρή” ΑΣΘ. Εάν επιπρόσθετα, παρατηρηθεί και στροφή της ζωνικής ροής από δυτική σε ανατολική διεύθυνση (πολικός στρόβιλος στρεφόμενος κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού) για 5 συναπτές ημέρες, τότε η ΑΣΘ χαρακτηρίζεται ως ισχυρή.
Επιπτώσεις στην ατμοσφαιρική κυκλοφορία και τον καιρό
Οι επιπτώσεις που μπορεί να έχει μία ΑΣΘ στον καιρό σχετίζονται με την ίδια τη ραγδαία μεταβολή της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας. Όπως αναφέρεται σε διάφορες επιστημονικές εργασίες, μία ΑΣΘ μπορεί να οδηγήσει καταρχήν σε εξασθένιση της βαροβαθμίδας (διαφορά στην ατμοσφαιρική πίεση) μεταξύ του ημι-μόνιμου Ισλανδικού χαμηλού και του αντικυκλώνα των Αζόρων-Βερμούδων. Σε αυτή την περίπτωση, παρατηρείται εξασθένιση της λεγόμενης Ατλαντικής ροής οπότε περιορίζεται η μεταφορά θερμότερων αερίων μαζών από τον Ατλαντικό προς την ηπειρωτική Ευρώπη. Επιπρόσθετα, στην περίπτωση μιας ισχυρής ΑΣΘ, η στροφή των ανέμων από δυτική σε ανατολική διεύθυνση στη στρατόσφαιρα είναι δυνατόν να “επεκταθεί” σταδιακά και στα κατώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα. Κατά τον τρόπο αυτό, μπορεί να παρατηρηθεί σταδιακή στροφή της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας από δυτική σε ανατολική διεύθυνση και στην τροπόσφαιρα όπου δημιουργείται ο καιρός. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την σημαντική αύξηση των πιθανοτήτων για ισχυρές έως και πολύ ισχυρές ψυχρές εισβολές στο εσωτερικό της Ευρώπης. Αυτό συμβαίνει διότι υπό την παρουσία ανατολικής συνιστώσας κυκλοφορίας ευννοείται η μεταφορά ψυχρών αερίων μαζών από το εσωτερικό της Σιβηρίας. Σε κάθε περίπτωση πάντως, το εύρος των επιπτώσεων αυτών αποτελεί συνάρτηση της έντασης της ΑΣΘ. Γενικότερα, όσο πιο ισχυρή είναι μια ΑΣΘ, τόσο πιο έντονες αναμένεται να είναι και οι επιπτώσεις της. Θα πρέπει τέλος να επισημανθεί πως υπάρχει σχεδόν πάντα μια “υστέρηση φάσης” σε ό,τι αφορά στην εκδήλωση αυτών των επιπτώσεων. Οι περισσότερες σχετικές μελέτες αναφέρουν ένα χρονικό διάστημα που κυμαίνεται μεταξύ λίγων ημερών μέχρι κάποιες εβδομάδες (αρχής γενομένης από την έναρξη της ΑΣΘ).
Επιμέλεια – Σύνταξη: Θοδωρής Μ. Γιάνναρος

Δεν υπάρχουν σχόλια: