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SEGUIMIENTO VÓRTICE POLAR ESTRATOSFÉRICO 2023/24
HALO 46º:
Empezamos una nueva temporada en este seguimiento del vórtice polar estratosférico.
Esperamos que os sea interesante .
Vórtice polar versus corriente en chorro polar
Comencemos observando la estructura de la atmósfera.
La primera capa de la atmosfera es la troposfera, que se extiende desde la superficie de la Tierra hasta unos 10km.
Aquí es donde ocurre la mayor parte de nuestro clima.
Luego tenemos la estratosfera: esta es la capa atmosférica que se extiende desde alrededor de 10 km hasta los 50 km, siendo en esta área donde encontramos el vórtice polar.
¿Porqué se forma la estratosfera en otoño?
Conforme nos acercamos al otoño , el eje de la Tierra cabecea de forma que se coloca más inclinado respecto a la posición del Sol.
Las áreas polares comienzan a recibir por tanto menos luz solar, y las temperaturas descienden, así se inicia el enfriamiento del Polo Norte , y por tanto la capa estratosférica también se enfría .
Cuando la temperatura desciende en estas zonas polares, baja también la presión tanto en la estratosfera como en superficie.
Se crea entonces un fuerte gradiente de temperatura y presión entre las regiones subtropicales y las polares, pues las zonas subtropicales reciben gran cantidad de calor solar.
Ello provoca que se organice un anillo de vientos ciclónicos muy fríos en la estratosfera , que conforme vaya enfriándose la superficie polar conectará con la capa superior ( estratosfera) , creando ese tubo estratosférico que tantas veces vimos en la temporada pasada .
Cuando llega la primavera ese movimiento del eje de la Tierra se inclina más hacia el Sol , haciendo que la estratosfera se caliente y vaya difuminándose hasta desaparecer , regresando en el próximo otoño.
Con ello vemos que la inclinación del eje de nuestro planeta , es quien crea este vórtice polar tanto en nuestro hemisferio Norte como en el Hemisferio Sur .
HALO 46º:
El vórtice polar ártico es una banda de fuertes vientos del oeste que se forma en la estratosfera entre aproximadamente 10 y 30 millas sobre el Polo Norte cada invierno. Los vientos encierran una gran piscina de aire extremadamente frío. (Hay un vórtice polar aún más fuerte en la estratosfera del hemisferio sur en su invierno).
Cuanto más fuertes son los vientos, más aislado está el aire del interior de las latitudes más cálidas y más frío se vuelve.
Gráfico de NOAA Climate.gov, adaptado del original por NOAA.gov.
El vórtice polar es una gran circulación de aire frío y de baja presión que se forma cada invierno en la estratosfera sobre los polos norte y sur. El término vórtice se refiere al flujo de aire en sentido antihorario que ayuda a mantener el aire más frío cerca de los polos (globo izquierdo en el gráfico).
A veces, durante el invierno en el hemisferio norte, el vórtice polar se vuelve menos estable e interrumpe la corriente en chorro polar que circula en la misma dirección millas por debajo del vórtice.
Cuando el vórtice polar del Ártico es especialmente fuerte y estable (globo izquierdo), anima a la corriente en chorro polar, en la troposfera, a desplazarse hacia el norte. El aire polar más frío se queda en el Ártico. Cuando el vórtice se debilita, cambia o se divide (globo derecho), la corriente en chorro polar a menudo se vuelve extremadamente ondulada, lo que permite que el aire cálido inunde el Ártico y que el aire polar se hunda en las latitudes medias.
El vórtice polar no es nada nuevo: de hecho, se cree que el término apareció por primera vez en una edición de 1853 de Living Age de E. Littell .
Según Amy Butler, experta en estratosfera de la NOAA, la gente a menudo confunde el vórtice polar con la corriente en chorro polar , pero los dos se encuentran en capas completamente separadas de la atmósfera.
La corriente en chorro polar ocurre en la troposfera, a altitudes entre 5 y 9 millas sobre la superficie. Marca el límite entre las masas de aire de la superficie, separando el aire más cálido de latitudes medias y el aire polar más frío. Es la corriente en chorro polar la que juega un papel tan importante en nuestro clima invernal cotidiano en las latitudes medias, no el vórtice polar.
El vórtice polar y nuestro clima invernal
El vórtice polar no siempre influye en el clima invernal en las latitudes medias. Sin embargo, cuando lo hace, los efectos pueden ser extremos. Cuando el vórtice polar es especialmente fuerte, por ejemplo, el chorro de vapor polar tiende a permanecer más al norte y exhibir un flujo más zonal , con menos meandros.
En la superficie, este estado estratosférico estable a menudo se asocia con un clima ártico aún más frío de lo habitual y más templado de lo habitual en las latitudes medias. Y la Oscilación Ártica, que rastrea los patrones de presión del aire y del viento a escala hemisférica, se posiciona en índices positivos .
Cuando hay una intensificación del vórtice polar , ello implica valores altos de la fase positiva del l NAM- Modo anular del Norte- en alturas estratosféricas de 10km (200 hPa) , si seguimos analizando con mas detalle el NAM a distintos niveles vemos que a 30km (10 hPa) si su fase es positiva , nos indicará que estamos ante un vórtice polar fuerte e intenso.
Si vemos que los valores son negativos , nos dice que el vórtice se está debilitando . Y puede ser que la AO y la NAO muestren valores negativos , siempre que estos valores lleguen hasta la troposfera.
En otras ocasiones , el vórtice polar se desequilibra cuando ondas atmosféricas especialmente fuertes en la troposfera suben hacia la estratosfera y se rompen allí, descargando su energía en esa capa . Entonces el vórtice se ralentiza pudiéndose tambalearse, deslizarse fuera del polo, dividirse en varios lóbulos o, en los casos más extremos, invertir temporalmente la dirección del viento a componente Este .
Estas interrupciones tienen una cosa en común: un aumento en las temperaturas de la estratosfera polar, razón por la cual se denominan calentamientos estratosféricos repentinos, que ocurren cuando el calentamiento ha sido de unos 25º C en una semana .
En las semanas posteriores a la agitación estratosférica, la corriente en chorro polar a menudo desarrollará una forma ondulada, con valles profundos y crestas empinadas que pueden volverse casi estacionarias durante días. Es la naturaleza exacta de la interacción, de cómo el chorro polar "siente" la interrupción en el vórtice polar .
Con la creación de crestas o dorsales de altas presiones , así el aire cálido inunda el norte incluso partes del Ártico, y provocando a menudo un derretimiento extremo de hielo, mientras que el aire polar llena las depresiones , lo que conlleva condiciones invernales más al sur .
Y como consecuencia la Oscilación Ártica (AO) a menudo se desliza hacia su fase negativa y también la NAO (Oscilación del Atlántico Norte) entrará en índices negativos.
En este gráfico vemos la interrupción del vórtice polar ártico en enero de 2021.
Imágenes de Laura Ciasto, NOAA CPC.
Los mapas muestran alturas geopotenciales de 10 milibares/ hPa , un indicador de la presión del aire, el de la izquierda, es el 26 de diciembre de 2020 cuando el vórtice polar comenzó a debilitarse, el 5 de enero de 2021 , el globo central, vemos cuando los vientos estratosféricos cambiaron de signo, y el 15 de enero de 2021 , globo de la derecha, durante el repentino evento de calentamiento estratosférico.
Otro elemento importante , la falta de hielo marino por sí sola no causa los eventos estratosféricos , pero una vez que se establecen las condiciones de fondo, el flujo de calor del océano libre de hielo , al liberarse a la atmósfera junto con el aire caliente que fluye desde latitudes más bajas puede ayudar a reforzar las áreas de alta presión de la corriente en chorro. Pudiendo hacer que un evento frío ,en latitudes más bajas dure más de lo que hubiera sido de otro modo, o sea un poco más extremo o cubra un área un poco más grande”.
HALO 46º:
Hay muchas investigaciones interesantes sobre este tipo de eventos .
Dejo enlaces de investigadores por si a alguien le interesa.
Cada vez hay más pruebas de que los estados de vórtices polares débiles pueden explicar los inviernos fríos en las latitudes medias ( Cellitti et al., 2006 ; Kolstad et al., 2010 ; Park et al., 2011 ; Kim et al., 2014 ; Kidston et al., 2015 ; Kretschmer et al., 2018a , Kretschmer et al., 2018b ).
Sin embargo, no todos los eventos de debilitamiento de vórtices polares muestran clima frío y no todos van acompañados de la misma respuesta en la superficie ( Nakagawa y Yamazaki, 2006 ; Mitchell et al., 2013 ; Lehtonen y Karpechko, 2016 ; Rao et al., 2020). ).
Los estados de vórtice extremadamente débiles a menudo se asocian con calentamientos estratosféricos repentinos (SSW) caracterizados por calentamientos rápidos en la estratosfera polar y una inversión de los vientos del oeste circumpolares.
Yueyue Yu1 * ming cai2 Chaim Garfinkel3
• 1 2 Departamento de Ciencias de la Tierra, el Océano y la Atmósfera, Universidad Estatal de Florida, Tallahassee, FL, Estados Unidos
Acoplamiento estratosfera-troposfera y su papel en la predictibilidad del clima de superficie
La estratosfera puede afectar la troposfera y la superficie a través de varios procesos químicos, radiativos y dinámicos. Este acoplamiento entre la troposfera y la estratosfera, a menudo denominado "impacto descendente" de la variabilidad estratosférica, proporciona información de largo plazo para los principales modos de variabilidad troposférica, como la Oscilación Ártica, y su clima extremo asociado.
La incorporación realista de la variabilidad estratosférica en los modelos puede ayudar a mejorar tanto los pronósticos meteorológicos como los pronósticos climáticos.
El fenómeno más conocido, los calentamientos estratosféricos repentinos (SSW), y su impacto climático han sido revisados por Choi et al. Sobre la base de la clasificación tradicional de dos tipos de calentamientos (es decir, tipos de desplazamiento y división), propusieron una nueva clasificación de tres tipos que brinda una imagen más clara de la relación entre los estados de vórtice débil y los eventos de frío troposférico.
Clasificaron el tipo de división convencional en tipos de división-desplazamiento (DS) y división-división (SS) en función de la evolución temporal de la estructura del vórtice polar estratosférico y las actividades de las ondas número 1 y -2.
El tipo de desplazamiento convencional se clasifica como un tipo de desplazamiento-desplazamiento (DD). Produciendo que la temperatura del aire en la superficie cae notablemente sobre el centro y el este de América del Norte dentro de los 20 días posteriores a un SSW de tipo DS.
Uno de los procesos dinámicos críticos responsables de la fase positiva continua de la Oscilación Ártica es la fuerte propagación ascendente de las ondas planetarias , que al encontrarse con vórtice fuerte son refractadas hacia abajo , produciendo el descenso de las anomalías de la circulación zonal desde la estratosfera a la troposfera.
Lehtonen y Karpechko (2016) también analizaron los patrones meteorológicos superficiales relacionados con los principales eventos SSW y los clasificaron en desplazamiento y eventos divididos en función de los datos y modelos de reanálisis.
A través del análisis observacional, mostraron que las anomalías frías en el norte de Eurasia aparecieron antes, del calentamiento por desplazamiento del vórtice , en lugar de después del calentamiento .
El tipo SSW se puede clasificar según la respuesta troposférica, el mecanismo de onda y la fuerza SSW.
Nakagawa y Yamazaki (2006) mostraron que los eventos de propagación hacia abajo tendían a ir acompañados de un flujo ascendente mejorado de la onda número 2 durante el período de precalentamiento.
Kodera et al. (2016) clasificaron los eventos de SSW en tipos de absorción y reflexión en función de la propiedad de propagación de las ondas planetarias y revelaron las diferentes influencias de SSW en la troposfera.
Hitchcock et al. (2013) , Maycock y Hitchcock (2015) , yKarpechko et al. (2017) demostraron que la anomalía de la estratosfera inferior durante los períodos posteriores al calentamiento es crucial para evaluar el impacto de la SSW en la superficie.
Rao et al. (2020) predijeron la propagación hacia abajo y el impacto en la superficie de dos tipos diferentes de eventos SSW en modelos subestacionales y estacionales y también revelaron que la fuerza del SSW es más crítica que la morfología del vórtice y el número de onda dominante para determinar la magnitud de su impacto descendente.
La diferencia en los hallazgos y las discrepancias entre los investigadores dificulta resumir la relación entre los eventos SSW y el clima superficial.
En escalas de tiempo interanuales, el vórtice polar estratosférico también exhibe una estrecha relación con el clima invernal en los extratrópicos.
A su vez, la vía estratosférica es un importante impulsor de los impactos de ENSO -Oscilación del Sur en la circulación troposférica de latitudes medias y el clima invernal.
El vórtice polar estratosférico debilitado inducido por las condiciones de El Niño tiende a aumentar el riesgo de olas de frío, especialmente en Eurasia. Sin embargo, para América del Norte, Zhou et al.reportó la disminución de eventos de frío extremo durante eventos extremos de El Niño, lo que se atribuye a la advección de masas de aire más cálidas guiadas por una cresta o dorsal sobre Canadá y una depresión sobre la península de Aleutianas.
Además, Zhang et al. encuentran que la combinación de El Niño y un raro evento SSW en el hemisferio sur que ocurrió en la primavera austral de 2019 causó la reducción de las precipitaciones en el este de Australia. Esta precipitación reducida condujo al incendio forestal australiano de 2019-20, que luego afectó aún más el medio ambiente atmosférico.
Como se puede observar aún queda mucho por investigar en el campo estratosférico .
HALO 46º:
El vórtice polar comienza a regenerarse después de su desaparición en primavera, la estratosfera polar está enfriándose por la disminución del calentamiento solar y con ello empieza nuestra temporada de seguimiento.
HALO 46º:
Ayer día 9-9-23 comienza a asomar una pequeña parte del vórtice polar en la alta estratosfera
Aqui podemos observar la temperatura como va tomando colores azulados = frío
Los vientos del Oeste para el 10-9-23 , van ganando magnitud, otra señal importante de que se va formando el vórtice
Para el día 12-9-23 hay formaciones del vórtice en la parte media estratosférica
El día 13-9-23
El día 15-9-23 observamos que hay una bonita conexión entre la parte media y alta del vórtice
Los vientos del Oeste para este día 15 vemos que solo quedan restos de los vientos del Este, en 90º N hasta la altura de 100 hPa
Día 16-9-23
En este otro modelo vemos la temperatura en toda la vertical
Y como va evolucionado para el día 24-9-23
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