Skrevet av Etienne Dunn-Sigouin, postdoktor ved Bjerknessenteret og Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen
Om vinteren blåser det en virvelvind rundt Nordpolen, rundt 10 kilometer over overflaten, omtrent i den høyden flyene flyr. Men i løpet av noen dager kan bølger på størrelse med jorden selv forstyrre eller til og med ødelegge den. Dette kalles en ekstremhendelse i stratosfæren.
Slike hendelser påvirker været i troposfæren, den nederste delen av atmosfæren, der vi mennesker bor.
Forskere har debattert årsaken til disse hendelsene sine 1970-tallet uten å forstå dem fullt ut og komme til enighet. Noen argumenterer med at bølger fra troposfæren beveger seg oppover og inn i stratosfæren, der de bryter som bølger på en strand og forstyrrer den polare virvelen. Andre teorier innebærer at den statosfæriske polarvirvelen selv skaper betingelser som gjør at bølger kan vokse og ødelegge den.
Det er tydelig at stratosfæriske b ølger vokser og forstyrrer den polare virvelvinden, men ett viktig sp ørsmål forblir ubesvart. Er det troposfæren eller stratosfæren som forårsaker hendelsene?
Et nytt blikk på et gammelt problem
Ny forskning, publisert i Journal of the Atmospheric Sciences av meg selv og kollegaen min fra Universitetet i Chicago, tilsier at det er troposfæren som forårsaker ekstremhendelsene i stratosfæren.
Vi gjorde eksperimenter med en forenklet atmosfæremodell for å forstå disse hendelsene i den virkelige verden, slik man gjør eksperimenter med mus for å forstå mennesker. I noen eksperimenter tvang vi bølgene i troposfæren til å være slik de er under ekstremhendelser, mens stratosfærens polarvirvel fikk utvikle seg fritt. I andre eksperimenter gjorde vi det motsatt. Målet var å se hvilke eksperimenter som fikk bølger til å vokse i stratosfæren.
Resultatene er tydelige. Troposfæren gjenskaper de fleste ekstremhendelsene, mens stratosfæren ikke gjør det. Det støtter det vanligste synet på troposfæren i den vitenskapelige debatten.
Eksperimentet er viktig fordi det løser problemer ved tidligere forskning, som enten testet bare én del av systemet (troposfæren eller stratosfæren), brukte modeller som var for enkle (en flue i stedet for en mus) eller konkluderte utelukkende basert på observasjoner (statistisk sammenfall er ikke ensbetydende med årsak).
En guide til bedre værmeldinger
Værmeldingene har en tendens til å være bedre i en periode etter ekstremhendelser i stratosfæren, men hendelsene er i seg selv vanskelige å varsle. Å forstå prosessene som forårsaker slike hendelser kan gjøre det mulig å varsle været lengre frem i tid.
Forskningen vår tilsier at værvarslingssentre bør fokusere på å forbedre fremstillingen av mekanismer som får bølger fra troposfæren til å bevege seg oppover og inn i stratosfæren, heller enn å fokusere på selve stratosfæren.
Resultatene våre er viktige for Norge. Resultatene i en annen studie fra 2018 tyder på at hendelsen 12. februar 2018, som er illustrert i bildet øverst, forårsaket kaldt vær i mange uker. Hendelsen førte til mye snø og et rekordgodt år for norske skisteder.
Reference
Dunn-Sigouin, E. and T. Shaw, 2020: Dynamics of Anomalous Stratospheric Eddy Heat Flux Events in an Idealized Model. J. Atmos. Sci., 77, 2187–2202, https://doi.org/10.1175/JAS-D-19-0231.1