احتمال رخداد گرمایش ناگهانی استراتوسفری از اواخر فصل پاییز/ اوایل زمستان 1398

---

احتمال رویداد گرم شدن ناگهانی استراتوسفری (SSW) در 30-60 روز آینده دور از انتظار نیست. پدیده ای که می تواند بر روی قدرت، شدت و موقعیت تاوه قطبی تاثیر گذاشته و بدین ترتیب الگوی گردش جهانی را دستخوش تغییرات شدید نماید.

ما اغلب نزدیک به زمستان اصطلاح "تاوه قطبی" را می شنویم. اما امسال زودتر از آنچه انتظار می رود در مورد آن صحبت خواهیم کرد. توصیه می کنیم مقاله آموزشی ما را بخوانید، در مورد اینکه تاوه قطبی چیست و چرا برای آب و هوای ما اینقدر مهم است؟

تاوه قطبی چیست و چرا مهم است؟

در حال حاضر، تاوه قطبی استراتوسفری در حال تقویت است، تقریباً در چند روز آینده به بالاترین شدت در نزدیک به رکورد 40 ساله در سطح 10هکتوپاسکال (ارتفاع 30 کیلومتری) می رسد.

تجزیه و تحلیل دما و ارتفاع تاوه قطبی استراتوسفری مدل GFS.

نوامبر و اوایل دسامبر، دوره هایی هستند که تاوه قطبی شدت بیشتری را متحمل می شود. روزها کوتاهتر می شوند، قطب درحال سرد شدن و فشار در حال افت است. اگر تاوه قطبی در این دوره به قدر کافی شدت یابد، بسیار محتمل است که به ایجاد یا تقویت یک الگوی مثبت NAO کمک کند، یعنی یک زمستان ملایم تر بر روی اروپا و احتمالاً سرمای خشکتر بر روی خاورمیانه. این دقیقاً همان چیزی است که پیش بینی های مدل در حال حاضر برای زمستان پیشرو نشان می دهند. تاوه قطبی استراتوسفر قوی نیز باعث افزایش گردش قطبی در سطوح پایین تر می شود که می تواند هوای سرد را در دایره قطبی قفل کند و در نتیجه زمستان کسل کننده ای را سبب می شود. 

 اما آب و هوا همیشه پویا (در حال تغییر) است. این تغییرات، روزانه و ساعتی در سرتاسر جهان در حال رخداد است و در چندین سطوح به هم ارتباط دارند. بعضی اوقات ما در سراسر نیمکره شمالی یک الگوی آب و هوایی پویاتر و فعال تر داریم. الگوهای پویا ترِ گردش جهانی (تعداد بیشتر سیستم پرفشار و کم پرفشار)، می توانند انرژی زیادی را در اشکال مختلف ایجاد نمایند. اگر پویایی های جو در موقعیت مناسبی واقع باشد، می توانند مقداری از آن انرژی را بالاسو به سمت سطوح بالاتر جو تابش دهند. هنگامی که انرژی به سطوح جوی بیشتری برسد (و به اندازه کافی قوی باشد)، می تواند در غالب امواج، باعث گرمایش و فشار بر تاوه قطبی استراتوسفری شود. این امواج به کند شدن یا تضعیف منجر شده، در بعضی موارد وقتی که گسست/گرمایش به اندازه کافی قوی باشد، می توانند تاوه قطبی را کاملاً مضمحل (جابجا) کرده و باعث گرمایش استراتوسفر قطبی شود. این پدیده یک رویداد گرمایش ناگهانی استراتوسفری (SSW) نام دارد. معیار تعیین چنین رویدادی، معکوس شدن وزش باد در استراتوسفر قطبی است، بدین معنی که تاوه قطبی قدرت خود را از دست داده و پرارتفاع قطبی ("ضد تاوه") استقرار دارد. بنابراین هر گرمایش یک رویداد SSW نیست، زیرا ما احتیاج داریم تاوه قطبی از موقعیت سکون خود خارج شود. با کمی تاخیر، هرچه تاوه قطبی ضعیف شود، معمولاً فشار بر فراز سطح قطب شمال نیز افزایش می یابد، به این معنی که هوای سرد قطبی می تواند با سهولت بیشتری از قطب به سمت نواحی جنوبی تر حرکت کند.

تجزیه و تحلیل دمای استراتوسفر مدل GFS از رویداد SSW دسامبر 2018.

پیش بینی های فعلی نشان می دهد که نخستین رویداد گرم شدن مینور احتمالاً در اواخر ماه نوامبر 2019 خواهد بود در حال حاضر مشخص نشده است که گسست بزرگی در تاوه قطبی رخ خواهد داد، اما با توجه به پیش بینی های فعلی، تاوه قطبی بطرز چشمگیری تضعیف خواهد شد. ما در پیش بینی مدل GFS در زیر گرم شدن مینور در شرق آسیا (روسیه) و یک پرارتفاع قطبی که در آن منطقه شکل می گیرد را مشاهده می کنیم. 

پیش بینی تاوه قطبی و رویداد گرم شدن مینور در سطح 10هکتوپاسکال مدل GFS. 

اسمبل GEFS پیش بینی قدرت جت استریم استراتوسفری را در ارتفاع 30 کیلومتری، که به عنوان جت شب قطبی نیز شناخته می شود، نشان می دهد. ما می توانیم در روزهای آینده شاهد افزایش قدرت آن باشیم و بعد از آن که فرآیند گرمایش همراه با موج فشار در استراتوسفر به آرامی شروع می شود، قدرت آن کاهش می یابد. هنگامی که این جت قطبی به 0 برسد یا به مقادیر منفی (معکوس) برود، زمانی است که یک رویداد گرم شدن به عنوان SSW تعریف می شود. چشم انداز فعلی به عنوان SSW تعریف نمی شوند، زیرا انرژی و تلاش زیادی برای گستت تاوه قطبی تا این حد (SSW) لازم است. این وقایع یک گام مهم در مسیر رسیدن به فصل زمستان است. اگر رخداد گرمایش مینور بیشتری رخ دهد، تاوه قطبی را از ادامه کار و سلطه کاملش بر کل زمستان باز می دارد. 

پیش بینی اسمبل GEFS. 

بنابراین، آیا می توان انتظار رخداد بیشتر چنین رویدادهایی را داشت؟ برای پاسخ به این سوال، ابتدا باید ببینیم که چه عواملی مقدمه این رویداد هستند. در 60 سال گذشته 36 واقعه SSW رخ داده است. ما می توانیم مواردی را که در اوایل زمستان اتفاق افتاده است ببینیم. حدود 30 روز قبل از وقوع این رویدادهای SSW، ما می توانیم ناهنجاری فشار سطحی را در حدود 30-20 روز قبل از رخداد SSW مشاهده کنیم. آشکار است که پرفشار بر فراز سیبری و شمال اروپا، همراه با توسعه پوشش برف در سراسر سیبری و مجموعه توپوگرافی زمین به ارسال امواج انرژی بالاسو بسوی استراتوسفر کمک می کند. ما همچنین شاهد فشار کمتری در شمال اقیانوس آرام هستیم.

ناهنجاری های فشار سطحی و 500 هکتوپاسکال قبل از یک رویداد SSW. تصویر توسط: NOAA / CPC.

با نگاهی به الگوی ناهنجاری های فشار واقعی، دقیقاً الگویی که در آن ناهنجاری های مثبت قوی بر فراز اوراسیا و کمفشار در شمال اقیانوس آرام استقرار دارد در می یابیم که چنین سازوکاری برای ارسال امواج فشار/انرژی به سمت بالا بسوی استراتوسفر و قرار دادن تاوه قطبی تحت استرس مناسب است. اگر چنین الگویی برای زمان کافی تحقق یابد و پایدار بماند، شانس یک رویداد SSW اواخر پاییز و اوایل زمستان افزایش می یابد که این امر پتانسیل وقوع هوای سردتر زمستان در ژانویه و فوریه در نواحی جنوبی تر، بر خلاف پیش بینی های بلند مدت را افزایش می دهد. نکته کلیدی در اینجا، پایداری این الگو است.

پیش بینی فشار سطح دریا و ناهنجاری 500 هکتوپاسکال مد GEFS.

ما می توانیم گرمایش استراتوسفر را در پیش بینی ناهنجاری دما از GFS در 10هکتوپاسکال (ارتفاع تقریبی30-32 کیلومتری) مشاهده کنیم، جایی که پیش بینی می شود دما در شرق آسیا به بیش از 20 درجه سلسیوس بالاتر از میانگین بلند مدت برسد. GEFS یک مدل اسمبل و میانگینی از 20 پیش بینی منفرد است.

 پیش بینی ناهنجاری دمای 10هکتوپاسکال از مدل های GFS و GEFS. 

خلاصه:

پیش بینی های فعلی، تغییرات فشار را بر روی نیمکره شمالی نشان می دهد. این تغییرات فشار، امواج انرژی را بالاسو به سمت استراتوسفر ارسال خواهد کرد که باعث گرمایش و استرس فشار روی تاوه قطبی استراتوسفری می شود. اگر این امواج انرژی برای مدت معینی ادامه پیدا کنند، ممکن است برای یک واقعه گرمایش استراتوسفری (SSW) به سمت اوایل زمستان 2020-2019 کافی باشد که می تواند تاوه قطبی را آشفته کرده و گردش جهانی را تغییر دهد و انتشار هوای قطبی را به سمت عرض های جنوبی تر در پی داشته باشد.