Polarni vrtinec pred preizkusom: val 2 se krepi, možnost obrata vetra narašča

Pred petimi dnevi smo zapisali, da stratosferski polarni vrtinec kaže zgodnjo motnjo, ki pa še ni polno nenadno stratosfersko segrevanje. Od takrat so modeli dobili jasnejšo sliko in jo lahko preverimo na naših lastnih izračunih, objavljenih na strani Stratosfera. Na kratko: vrtinec je zdaj še celo nekoliko močnejši od običajnega, v naslednjih desetih do štirinajstih dneh pa vsi ansambli kažejo izrazit padec zahodnika na 10 hPa. Novost v primerjavi s prejšnjim zapisom je, da se ob valu 1 v napovedih vse močneje pojavlja tudi val 2, ki vrtinec ne le izrine s pola, temveč ga lahko raztegne in v skrajnem primeru razcepi. Najnovejši nedeljski zagoni so napoved motnje še zaostrili.

Izhodišče: vrtinec je zdaj na klimatološki normali ali nad njo

Najprej popravek, ki je pomemben za razumevanje. Vrednost, ki smo jo navajali 20. oktobra, je bila vrednost iz napovedi za začetek novembra, ne izmerjeno stanje. Dejanska analiza GFS za zonalni veter na 60° severne širine in 10 hPa je bila 24. oktobra 23,0 m/s, kar je nekoliko nad klimatološko mediano za ta dan iz obdobja 1991–2020 (21,6 m/s). Še 20. oktobra je analiza kazala 18,2 m/s, 23. oktobra pa 21,0 m/s. Vrtinec se je torej do zdaj krepil po običajnem jesenskem ritmu, v zadnjih dneh celo nekoliko hitreje. Motnja, o kateri govorimo, je v celoti stvar napovedi, zato je toliko pomembneje gledati ansamble in ne posameznih zagonov.

Kaj kažejo ansambli za 10 hPa

Padec je v vseh treh glavnih ansamblih skoraj vzporeden do konca oktobra. Za 31. oktober je povprečje GEFS 13,2 m/s, ECMWF ENS 11,7 m/s in AIFS ENS 11,4 m/s, razpon med člani pa je v tem času še ozek, kar pomeni, da je slabitev v prvem tednu razmeroma zanesljiva. Klimatološka mediana za začetek novembra je okoli 25 do 26 m/s, zato bi vrtinec takrat pihal s približno polovico ali manj običajne hitrosti.

V prvem tednu novembra se ansambli razpršijo, padec pa je v najnovejših zagonih globlji kot dan prej. Povprečje ECMWF ENS doseže najnižjo vrednost 1,7 m/s 5. novembra, povprečje GEFS 3,8 m/s 9. novembra, povprečje AIFS ENS pa 4,5 m/s prav tako 9. novembra. Pri determinističnih izračunih je slika tokrat nekoliko mirnejša: ECMWF IFS HRES 5. novembra ob 1:00 CET spusti veter na 0,7 m/s, torej tik nad obratom, GFS doseže 0,9 m/s 10. novembra, AIFS single pa se ustavi pri 7,1 m/s. Za 8. november ima ECMWF ENS desetino članov pod −0,9 m/s in desetino nad 6,2 m/s, pri GEFS pa se člani tega dne raztezajo od −4,5 do 9,4 m/s.

Obrat v vzhodnik, ki je merilo za major SSW, se v napovednem obdobju pojavi pri 20 od 50 članov ECMWF ENS, 8 od 31 članov GEFS in 9 od 51 članov AIFS ENS. Dan prej so bile te številke 6, 4 in 1, zato gre za opazen premik. Naš izračun dnevne verjetnosti SSW daje za ECMWF 16 odstotkov 4. novembra, 22 odstotkov 5. novembra in 24 odstotkov 6. novembra, nato pa okoli 20 odstotkov do 9. novembra. Pri GEFS se verjetnost začne kasneje, s 6,5 odstotka 6. novembra, 9,7 odstotka 7. in 8. novembra ter 19,4 odstotka 9. in 10. novembra. Najnižji posamezni član je član ECMWF ENS z −5,8 m/s. Obrat vetra tako zgodaj v sezoni je redek pojav, zato že verjetnost okoli petine pomeni nenavadno situacijo. Kljub temu velja, da večina članov ostaja pri šibkem, a še vedno zahodnem toku, kar bi pomenilo močno motnjo, ne pa formalnega SSW.

Za čas po 10. novembru imamo le podaljšani zagon GEFS s 24. oktobra. Ta je bil glede padca bolj zadržan, saj njegovo povprečje ne gre pod 11,6 m/s in noben njegov član ne doseže obrata, nato pa kaže okrevanje vrtinca na okoli 32 m/s do 28. novembra. Ker je starejši od ostalih in je slabitev v kasnejših zagonih izrazitejša, mu ne gre pripisovati velike teže, nakazuje pa, da modeli v izhodišču računajo na ponovno okrepitev vrtinca po prehodni motnji.

Prostorska slika: visoka kapa in dva režnja

Karta geopotencialne višine na 10 hPa po GFS z zagona 25. oktobra ob 02:00 CEST za 3. november ob 13:00 CET pokaže, kako bi ta motnja izgledala. Nad samim polom in proti Pacifiku se razširi obsežno območje pozitivne anomalije, ki presega zgornjo mejo barvne lestvice 400 geopotencialnih metrov. Hladno jedro vrtinca je potisnjeno s pola in razdeljeno v dva režnja: enega nad severovzhodno Kanado in Grenlandijo, drugega nad severno Azijo. Zonalni veter na 60° s. š. je v tem trenutku po GFS 8,0 m/s. Ta dvojna struktura je tipičen odtis vala 2, medtem ko je bil v dneh okoli 20. oktobra prevladujoč vzorec vala 1 s premikom vrtinca proti Evraziji. Na analizi za 25. oktober zjutraj je jedro vrtinca še enotno in pomaknjeno proti evrazijski strani pola.

Temperaturna slika na isti ploskvi in ob istem času dopolnjuje geopotencial. Med obema režnjema vrtinca se oblikuje pas izrazito toplejšega zraka od normale, druga topla anomalija pa leži v srednjih širinah nad severnim Pacifikom. Hladni anomaliji sta vezani na oba režnja. Prav takšno segrevanje nad polarno kapo je fizikalno posledica spuščanja zraka, ki ga povzroči lomljenje planetarnih valov, in je bistvo tega, kar imenujemo stratosfersko segrevanje, ne glede na to, ali se veter na koncu tudi obrne.

Gonilo: toplotni tok in val 2

Fizikalno je vrtinec v rokah planetarnih valov, ki jih v troposferi sprožajo gorske verige, kontrast med kopnim in morjem ter blokade. Ko se ti valovi širijo navzgor, v stratosfero prenašajo vzhodno gibalno količino in pri lomljenju zavirajo zahodni tok. Merilo za ta dotok je meridionalni toplotni tok v′T′ na 100 hPa med 45 in 75° s. š., ki je sorazmeren navpični komponenti Eliassen-Palmovega toka. Analiza za 24. oktober kaže skupni tok 13,44 K·m/s, od tega 5,32 K·m/s za val 1 in 4,20 K·m/s za val 2. Delež vala 2 se je v enem dnevu opazno povečal.

Pomembnejše od posameznega dne je 40-dnevno drseče povprečje, saj stratosfera »sešteva« valovne sunke. Po GEFS bo to povprečje do 10. novembra doseglo 12,81 K·m/s, medtem ko je klimatološka mediana za ta čas 9,09 K·m/s. Za val 1 je napovedano 5,09 proti klimatološkim 3,35, za val 2 pa 4,09 proti 2,04 K·m/s, torej dvakratna vrednost. Val 2 se ob koncu oktobra dvigne izrazito nad 90. percentil klimatologije, zato je razumljivo, da modeli kažejo vrtinec, ki se razteza in deli. Prav ta kombinacija, ki so ji predhodno pripravili tla močni sunki vala 1, je v preteklosti pogosto vodila k izrazitim motnjam.

Kdaj in ali se bo signal spustil k tlom

Stratosferska motnja na vreme pri tleh vpliva šele, ko se anomalija zonalnega vetra in višine polarne kape spusti skozi spodnjo stratosfero do tropopavze. Ta proces po izkušnjah traja od enega do treh tednov po vrhuncu na 10 hPa, ni pa samoumeven. Pri precejšnjem delu izrazitih motenj se signal sploh ne spusti dovolj globoko. Če bi se vrhunec motnje zgodil okoli 5. do 9. novembra, kot kažejo ansambli, bi bil najzgodnejši možni čas troposferskega odziva sredina novembra, bolj realno druga polovica meseca.

Kaj bi to pomenilo za Evropo? Pri spuščenem signalu se poveča verjetnost negativne faze arktične in severnoatlantske oscilacije, šibkejšega in bolj valovitega curka ter blokad nad severnim Atlantikom ali Skandinavijo. Pri vzorcu vala 2 je pomemben tudi položaj režnjev: reženj nad Kanado in Grenlandijo ter drugi nad Azijo bi v primeru spusta lahko pomenila hladne zračne mase na obeh straneh Atlantika, Evropa pa bi bila odvisna od tega, kje se zasidra blokada. Za Slovenijo bi takšen razvoj pomenil večjo možnost za prodore hladnejšega zraka s severovzhoda in tudi za bolj zimsko obarvane epizode v drugi polovici novembra, vendar je to v tem trenutku možnost, ne napoved.

Razlogi za previdnost ostajajo. Vrtinec je zgodaj v sezoni še plitev, troposferska cirkulacija nad Atlantikom pa ima v novembru pogosto zadnjo besedo. Ansambli se glede globine motnje še vedno razlikujejo, saj ima obrat vetra ECMWF ENS pri vsakem drugem do tretjem članu, GEFS in AIFS ENS pri približno vsakem četrtem do šestem, podaljšani GEFS pa pri nobenem in kaže hitro okrevanje. Tudi deterministični zagoni so se tokrat ustavili tik nad ničlo. Velik skok v enem samem dnevu je hkrati opomnik, da se lahko številke v naslednjih zagonih spet premaknejo v katero koli smer.

Kaj bomo spremljali v naslednjih dneh

Ključna vprašanja so tri. Prvo je, ali se bo delež članov z obratom vetra v naslednjih zagonih še povečeval ali se bo skrčil, zlasti pri ECMWF ENS. Drugo je, ali bo toplotni tok vala 2 res dosegel napovedano raven, saj prav napoved valovnega dotoka v troposferi nad 7 do 10 dni najhitreje razpade. Tretje pa je, kako se bo anomalija višine polarne kape razvijala na 30, 50 in 100 hPa, kjer bomo prvi videli, ali se motnja spušča proti tlom. Vse te produkte osvežujemo na strani Stratosfera ob vsakem novem zagonu GFS, GEFS, ECMWF, AIFS in AIFS ENS.

Zaključimo lahko, da se je oktobrska motnja iz zanimivosti razvila v resen dogodek, ki bo v prvem tednu novembra po vseh modelih močno oslabil polarni vrtinec, z verjetnostjo formalnega SSW okoli petine po ECMWF in nekoliko manj po GEFS. Za vreme v Sloveniji v naslednjih desetih dneh to še nima vpliva, za drugo polovico novembra pa odpira vrata bolj spremenljivemu in morda hladnejšemu vzorcu, ki ga bomo lahko bolj zanesljivo ocenili šele takrat, ko bo jasno, kako globoko se je motnja spustila.

Podatki in izračuni: VRTINEC (polarnivrtinec.si), NOAA NCEP GFS in GEFS, ECMWF odprti podatki (ENS, IFS HRES, AIFS, AIFS ENS), klimatologija NCEP/NCAR R1 1991–2020.