У липні 2024 року в стратосфері Антарктики відбулося рекордне потепління, що порушило полярний вихор і вплинуло на глобальну погоду. Ця рідкісна подія, яка значно відрізняється від частих потеплінь в Арктиці, може вплинути на погодні явища та рівень озону в Південній півкулі.
Безпрецедентне потепління стратосфери над Антарктидою
В атмосфері над Антарктидою була неспокійна зима. Приблизно в 30 кілометрах над крижаною поверхнею континенту, у шарі, відомому як стратосфера, починаючи з липня 2024 року відбулася серія подій потепління.
Температура липня в стратосфері над Антарктидою зазвичай становить близько мінус 80 градусів за Цельсієм (мінус 112 градусів за Фаренгейтом ). 7 липня температура в середині стратосфери підскочила на 15°C (27°F), встановивши рекорд найтепліших липневих температур, які спостерігалися в стратосфері в Антарктичному регіоні. Потім 22 липня температура знизилася, а 5 серпня піднялася на 17°C (31°F).
Ці раптові події стратосферного потепління здивували Лоуренса Коя та Пола Ньюмана, атмосферних вчених із Центру космічних польотів імені Годдарда NASA. Кой і Ньюман розробляють комплексні моделі асиміляції даних і повторного аналізу земної атмосфери для Глобального офісу моделювання та асиміляції NASA (GMAO). «Липнева подія стала найранішим стратосферним потеплінням, яке коли-небудь спостерігалося за весь 44-річний період роботи GMAO», — сказав Кой.
Вплив на полярний вихор і картини вітру
Західні вітри в цьому шарі атмосфери обертаються навколо Південного полюса взимку, рухаючись зі швидкістю близько 300 кілометрів (200 миль) на годину, утворюючи так званий полярний вихор. Але іноді трапляється щось, що порушує цей симетричний циркумполярний потік, спричиняючи послаблення вітру та зміну форми потоку. Замість того, щоб обігнати Південний полюс, полярний вихор стає подовженим, а вітер слабшає; ослаблення вітрів призводить до значного потепління стратосфери над Антарктидою.
На картах вище показано температуру повітря в середній стратосфері (приблизно на висоті 30 кілометрів або 10 гектопаскалів тиску) 5 серпня 2023 року (ліворуч) і 5 серпня 2024 року (праворуч). Подовження полярного вихору та вищі температури ближче до полюса помітні на карті 2024 року. Дані для карт взято з моделі прямої обробки GEOS (GEOS-FP) NASA, яка асимілює метеорологічні дані з супутників, літаків і наземних систем спостереження.
На наведеній нижче карті показано потенційну завихреність — величину, яка описує обертання повітряних мас — у стратосфері 5 серпня 2024 року. Області з високим потенціалом завихреності виглядають жовтими та мають циркуляцію за годинниковою стрілкою; області з низьким потенціалом завихреності виглядають фіолетовими і мають циркуляцію проти годинникової стрілки. Полярний вихор подовжився і послабшав, а потік вітру мав форму арахісу замість звичайного кругового малюнка.
Порівняння подій у південній та північній півкулях
На відміну від Арктики, де раптові стратосферні потепління відбуваються приблизно раз на рік, полярний вихор у Південній півкулі зазвичай набагато менш активний. «Раптове потепління трапляється в Антарктиці раз на п’ять років або близько того, набагато рідше, ніж в Арктиці», — сказав Кой. Причина цього, додав Кой, ймовірно, що в Північній півкулі є більше рельєфу, який може порушити потік вітру в тропосфері — шарі повітря, найближчому до землі. Ці великомасштабні тропосферні погодні системи рухаються вгору в стратосферу та порушують полярний вихор.
У липні також була незвичайна погода в тропосфері Антарктики. Температури на 4 °C (7,2°F) вище середнього охоплювали значні частини Антарктичного континенту, а для антарктичного регіону в цілому липень 1991 року став п’ятим найтеплішим липнем за всю історію спостережень. Однак Ньюмен зазначив, що пов’язувати погоду, яку відчувають люди в тропосфері, включно з липневою хуртовиною в Австралії, раптовим потеплінням стратосфери не є однозначним.
Вплив на погоду та концентрацію озону
Дослідники також продовжують досліджувати походження збурень на поверхні, які призводять до порушення стратосфери. «Зміни температури поверхні моря та морського льоду можуть порушити ці великомасштабні погодні системи в тропосфері, які поширюються вгору», — сказав Ньюман. «Але зрозуміти, чому ці системи розвиваються, дуже важко».
У стратосфері вчені показали, що раптові потепління пов’язані з вищими концентраціями озону над Антарктидою. Озоновий шар стратосфери захищає життя на Землі, поглинаючи ультрафіолетове світло, яке пошкоджує ДНК рослин і тварин (включаючи людей) і може призвести до раку шкіри. Зміна циркуляції, яка супроводжується потеплінням стратосфери, притягує озон з інших широт до полярного регіону. У 2024 році озонова діра над південною півкулею була меншою, ніж зазвичай.