Sztratoszférikus felmelegedés

A hirtelen sztratoszférikus felmelegedés – angolul Sudden Stratospheric Warming, SSW – a téli sarki légkör egyik legnagyobb átrendeződése.

A neve kissé félrevezető, mert nem azt jelenti, hogy a földfelszínen hirtelen meleg lesz. Éppen ellenkezőleg: néhány héttel később növelheti a komoly hidegbetörések esélyét Európában, Ázsiában vagy Észak-Amerikában.

Hol történik?

A légkör alsó, időjárást hordozó rétege a troposzféra:

• nálunk körülbelül 0–10/12 km magasságig tart;

• itt vannak a felhők, frontok, zivatarok és ciklonok.

Fölötte található a sztratoszféra, nagyjából 10–50 km között.

Az SSW fő folyamatai jellemzően 20–40 km magasságban, különösen a körülbelül 30 km-es, 10 hPa-os nyomási szinten figyelhetők meg. A hőmérséklet ott néhány nap alatt akár körülbelül 30–50 °C-ot is emelkedhet. Például nem +50 °C lesz, hanem mondjuk –70 °C-ról –20 °C-ra nőhet. (Met Office)

Mi a normális téli állapot?

A sarkvidéken télen hónapokig nincs napsütés. A sztratoszférikus levegő ezért rendkívül hidegre hűl.

A sarki és a délebbi, melegebb levegő közötti nagy hőmérséklet-különbség erős, nyugatról keletre fújó szelet hoz létre a sztratoszférában. Ez a sztratoszférikus poláris örvény.

Nem egy tornádószerű tölcsérről van szó, hanem:

az Északi-sark körül, több tíz kilométer magasságban körbefutó, hatalmas nyugati szélrendszerről.

Erős állapotban az örvény viszonylag rendezett és kör alakú. A rendkívül hideg sztratoszférikus levegőt jobban elszigeteli a sarkvidék körül, és általában támogatja az Atlanti-óceán felől Európa irányába haladó, nyugatias légáramlást.

Fontos, hogy ez nem azonos a troposzférikus poláris örvénnyel vagy a futóáramlással. A sztratoszférikus örvény jóval magasabban található, de kölcsönhatásban áll az alsó légkörrel. (Met Office)

Mitől kezd hirtelen felmelegedni?

Nem egyszerűen meleg levegő emelkedik fel a talajról a sztratoszférába.

A folyamatot főként az alsó légkörben keletkező, bolygóméretű Rossby-hullámok indítják el. Ezeket befolyásolják:

• a kontinensek és óceánok eltérő hőmérsékletei;

• nagy hegységek, például a Himalája és a Sziklás-hegység;

• tartós ciklonok és anticiklonok;

• az észak-csendes-óceáni és észak-atlanti légköri helyzet.

Bizonyos körülmények között ezek a hullámok felfelé terjednek a sztratoszférába. Ott megbomlanak, és lefékezik a poláris örvény nyugati szeleit.

A folyamat leegyszerűsítve:

1. Erős bolygóméretű hullámok indulnak felfelé.

2. Energiát és impulzust adnak át a sztratoszférának.

3. A poláris örvény nyugati szelei lassulnak.

4. A sarkvidék fölött levegő kezd lefelé süllyedni.

5. A süllyedő levegő összenyomódik.

6. Az összenyomódás miatt gyorsan felmelegszik.

Ez adiabatikus felmelegedés: hasonló elv működik a főnszél esetében is, amikor a hegyen lefelé ereszkedő levegő összenyomódik és melegszik.

Az SSW tehát elsősorban dinamikai esemény, nem pedig napenergia által előidézett téli felmelegedés. (cpc.ncep.noaa.gov)

Mikor számít „nagy” SSW-nek?

A sarkvidéki sztratoszféra kisebb-nagyobb felmelegedése gyakori. A hivatalos major SSW azonban szigorúbb feltételhez kötött.

A leggyakrabban használt meghatározás szerint a körülbelül 30 km-es magasságban:

• a 60. északi szélességi kör mentén átlagolt szélnek

• a szokásos nyugati irányból

• keleti irányba kell fordulnia.

Vagyis nem elég, hogy Szibéria fölött egy ponton 40 fokot emelkedik a hőmérséklet. Az egész sarki szélrendszernek olyan mértékben kell meggyengülnie, hogy az átlagos áramlási irány megforduljon. (American Meteorological Society Journals)

Három kategóriát érdemes elkülöníteni:

Kisebb felmelegedés

A sztratoszféra jelentősen felmelegszik és az örvény gyengül, de a 60° északi szélességnél mért átlagos szél nem fordul keletire.

Ennek is lehet időjárási hatása, de általában kevésbé drasztikus.

Nagy, vagyis major SSW

A nyugati szél keletire fordul, a poláris örvény súlyosan meggyengül vagy ideiglenesen összeomlik.

Végső tavaszi felmelegedés

Tavasszal a sarki sztratoszféra a visszatérő napsütés miatt természetes módon melegszik fel. A téli nyugati szelek keletire váltanak, és őszig már nem áll vissza a téli örvény.

Ez nem rendkívüli SSW, hanem az évszakos körforgás része. (NOAA Intézményi Gyűjtemény)

Mi történik magával a poláris örvénnyel?

Két látványos alaptípus létezik.

Elmozdulás

Az örvény nem közvetlenül az Északi-sark fölött marad, hanem oldalra tolódik, például Szibéria, Észak-Amerika vagy Eurázsia felé.

Ilyenkor az örvény egyben maradhat, de erősen megnyúlik és aszimmetrikussá válik.

Kettéhasadás

Az örvény két kisebb örvényre szakadhat. Az egyik például Észak-Amerika, a másik Eurázsia fölé kerülhet.

A kettéhasadás látványosabbnak tűnik, de önmagában nem garantál nagyobb hideget Magyarországon. A felszíni következmény attól függ, hogy:

• hová kerülnek az örvénydarabok;

• hol épül ki magasnyomású blokk;

• merre fordul az atlanti futóáramlás;

• hol alakulnak ki ciklonok.

A major SSW során az örvény teljesen eltolódhat a pólusról vagy két részre válhat, és a regenerálódása több hétig tarthat. (Met Office)

Hogyan jut le a hatása 30 kilométerről?

A felmelegedés nem úgy terjed lefelé, mint amikor meleg víz folyik le egy csövön.

Először a felső sztratoszférában változik meg:

• a szélirány;

• a légnyomás eloszlása;

• a hőmérséklet;

• a hullámok terjedési lehetősége.

Ezután a megváltozott szél- és nyomási mintázat fokozatosan megjelenhet az alsó sztratoszférában, majd a troposzférában. Ezt nevezik lefelé terjedő sztratoszféra–troposzféra csatolásnak.

Általában:

• maga a sztratoszférikus felmelegedés néhány nap alatt kialakul;

• a felszíni reakció gyakran 1–3 héttel később kezdődik;

• a megváltozott időjárási hajlam több hétig, esetenként egy-két hónapig fennmaradhat.

Csakhogy nem minden SSW terjed le hatékonyan. Egy 2026-os elemzésben az 52 megfigyelt SSW-ből 33 mutatott egyértelmű lefelé terjedő viselkedést. Ez jól szemlélteti, hogy az esemény önmagában még nem garantál felszíni fordulatot. (ACP)

Mit okozhat Európában?

A sikeresen lefelé terjedő SSW után gyakrabban alakul ki:

• magas nyomás Grönland vagy Skandinávia környékén;

• gyengébb és hullámosabb atlanti futóáramlás;

• negatív északi-sarki oszcilláció, azaz negatív AO;

• negatív észak-atlanti oszcilláció, azaz negatív NAO;

• keleties vagy északkeleties áramlás Európa egy részén;

• hideg sarkvidéki vagy kontinentális levegő déli kitörése.

Erős poláris örvénynél a nyugatias áramlás általában egyenesebb és erősebb:

Atlanti-óceán → Nyugat-Európa → Közép-Európa

Ez gyakran enyhébb, szelesebb, változékonyabb időt jelent.

SSW után a futóáramlás hullámosabbá válhat:

• egyik hulláma északra visz meleg levegőt;

• a másik délre enged hideg levegőt.

Az eredmény nem az, hogy „a sarki hideg kiszabadul minden irányba”, hanem hogy a hideg és meleg légtömegek eloszlása erősen átrendeződik.

A megfigyelések szerint SSW-k után gyakori a magasabb nyomás Skandinávia környékén, hidegebb idő Észak-Európa egy részén, miközben Dél-Európában nőhet a ciklonális, csapadékos idő valószínűsége. (AGU Publications)

Mit jelenthet Magyarországnak?

Magyarország éppen egy érzékeny átmeneti térségben fekszik.

Egy Magyarország számára „kedvező”, valóban havas SSW-utóhatás így állhat össze:

1. Skandinávia vagy Északkelet-Európa fölött magasnyomás épül ki.

2. Kelet vagy északkelet felől hideg, száraz levegő érkezik a Kárpát-medencébe.

3. Közben a Földközi-tenger térségében ciklon alakul ki.

4. A mediterrán ciklon nedves levegője ráfut a hideg levegőre.

5. Jelentős havazás alakulhat ki.

De több más végkifejlet is lehetséges:

• a hideg Észak-Amerikába szakad le, Európa enyhe marad;

• a hideg Nyugat-Európát éri, Magyarország a meleg oldalon marad;

• hideg érkezik, de nincs nedvesség, ezért csak száraz fagy lesz;

• mediterrán ciklon jön, de túl enyhe a levegő, ezért eső esik;

• a sztratoszférikus zavar egyáltalán nem terjed le a felszínig.

Ezért az SSW-t nem lehet úgy értelmezni, hogy:

„felmelegedett a sztratoszféra, három hét múlva Magyarországon –20 °C és fél méter hó lesz.”

Helyesebben:

„jelentősen megnőtt egy tartósabb, blokkolt és hidegbetörésekre alkalmas északi féltekei légköri helyzet esélye.”

A gyenge sztratoszférikus poláris örvény a kutatások szerint Európában is növeli a súlyos hidegbetörések kockázatát, és a megemelkedett kockázat több mint három hétig fennmaradhat. (Nature)

Miért nem jelenti automatikusan az „évszázad telét”?

Mert az SSW csak az egyik szereplő. A felszíni időjárást továbbra is befolyásolja:

• az Atlanti-óceán hőmérsékleti mintázata;

• az El Niño vagy La Niña;

• a Madden–Julian-oszcilláció;

• a hó- és tengeri jégborítottság;

• a futóáramlás pillanatnyi helyzete;

• az európai és szibériai hómezők;

• a troposzférikus ciklonok és anticiklonok.

Az SSW néha erőteljesen átrendezi a telet, máskor alig történik valami a felszínen. A 2021. januári major SSW például erős volt a sztratoszférában, de a felszíni hatása sok térségben gyengébbnek bizonyult a vártnál. (NOAA Intézményi Gyűjtemény)

Előre lehet jelezni?

Magát az SSW-t a korszerű modellek gyakran körülbelül egy-két héttel előre már felismerik, főleg ha több modell és sok ensemble-tag ugyanazt mutatja. A NOAA ezért külön figyeli többek között:

• a 10 hPa-os sarki hőmérsékletet;

• a 60° északi szélesség nyugat–keleti szelét;

• a felfelé haladó hullámenergiát;

• a poláris örvény alakját;

• a különböző magasságok közötti terjedést. (cpc.ncep.noaa.gov)

A nehezebb kérdés nem az, hogy megtörténik-e az SSW, hanem hogy:

• lejut-e a hatása a troposzférába;

• melyik kontinens kapja a hideget;

• hol épül ki a blokkoló anticiklon;

• mikor kezdődik a felszíni válasz.

Ezért az előrejelzés fokozatai:

Első szint: valószínű-e az SSW?

Második szint: major vagy minor lesz-e?

Harmadik szint: elmozdul vagy kettéhasad az örvény?

Negyedik szint: lefelé terjed-e?

Ötödik szint: Európa melyik részét érinti?

Az első két kérdésre már hetekkel korábban lehet használható válasz. Az utolsóra sokszor csak néhány nappal a tényleges hidegbetörés előtt.

Rövid folyamatábra

Normál tél:

erős sarki lehűlés
→ erős sztratoszférikus poláris örvény
→ erős nyugati szelek
→ rendezettebb atlanti áramlás

SSW kialakulása:

erős bolygóméretű hullámok
→ felfelé terjedő energia
→ a sztratoszférikus nyugati szelek lefékezése
→ levegősüllyedés és gyors melegedés
→ az örvény eltolódása vagy kettéhasadása

Lehetséges felszíni hatás:

a zavar lefelé terjed
→ gyengülő, hullámosabb futóáramlás
→ grönlandi vagy skandináv blokkolás
→ sarkvidéki levegő déli kitörése
→ Európa valamely részén hideg, esetleg havas idő

A legfontosabb félreértés

A sztratoszférikus felmelegedés nem azért hozhat hideget, mert „a meleg lenyomja a hideg levegőt”.

Pontosabban:

A felmelegedés annak a jele, hogy a magaslégköri sarki szélrendszer súlyosan meggyengült. Ez átrendezheti az egész északi félteke légáramlását, és lehetővé teheti, hogy a sarkvidéki hideg bizonyos hosszúsági sávokban messze délre jusson.

Ezért fontos jelzés a téli hosszabb távú előrejelzésekben, de nem hideg- és hógarancia, hanem valószínűségmódosító esemény.