Vortex polaire
Vortex polaire, également appelé vortex circumpolaire, dépression polaire ou cyclone polaire, grande zone de basse pression persistante généralement située au-dessus de chacune des régions polaires de la Terre et contenant une masse d’air extrêmement froid. L’altitude de ce cyclone s’étend du milieu de la troposphère (le niveau le plus bas de l’atmosphère terrestre, qui couvre la région allant de la surface jusqu’à 10-18 km d’altitude) à la stratosphère (la couche atmosphérique s’étendant de 10-18 km à environ 50 km d’altitude). L’air froid est contenu dans le vortex polaire par le courant-jet du front polaire (une ceinture de vents stratosphériques forts se déplaçant vers l’est qui sépare l’air tropical chaud de l’air polaire froid dans les latitudes moyennes). La force du vortex polaire varie selon la saison, mais elle est la plus forte pendant la saison hivernale dans chaque hémisphère, lorsque le contraste de température entre le pôle et l’équateur est le plus grand. Il peut s’affaiblir ou disparaître entièrement pendant les mois les plus chauds de l’année.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Sur l’hémisphère Nord en saison hivernale, le courant-jet du front polaire est situé au-dessus des latitudes moyennes (zones situées entre 30° et 60° N), avec des vitesses de vent variant entre 193 et 402 km (120 et 250 miles) par heure. Si la circulation de ce courant-jet est forte, le vortex polaire conserve une forme grossièrement circulaire avec un centre situé au pôle Nord ou très près de celui-ci. Les ondulations dans la circulation du courant-jet du front polaire (appelées ondes de Rossby) peuvent résulter d’incursions d’énergie générées par les contrastes de température entre la terre et l’océan et par l’air dévié par les grandes chaînes de montagnes dans la trajectoire du courant-jet dans la stratosphère. Ces ondes peuvent affaiblir la circulation autour du vortex polaire et rendre ce dernier plus susceptible d’être perturbé par des masses d’air chaud et des systèmes de haute pression se déplaçant vers le nord. Les perturbations du vortex polaire peuvent pousser une partie de la principale région d’air arctique glacial vers le sud, sur des milliers de kilomètres, ce qui produit des « poussées d’air froid » ou des « vagues de froid » de grande ampleur, susceptibles de faire baisser la température de l’air à des niveaux dangereux au-dessus des zones peuplées d’Eurasie ou d’Amérique du Nord. Par exemple, une vague d’air froid survenue début janvier 2014 a fait plonger les températures de l’air en surface dans l’est des États-Unis à environ 20 °C (36 °F) en dessous de la moyenne. En outre, une vague de froid qui a frappé l’Europe en mars 2013 a fait chuter les températures de plus de 10 °C (18 °F) sous la moyenne dans certaines parties de l’Allemagne, de la Russie et de l’Europe de l’Est. Ces vagues de froid entraînent souvent des pertes de récoltes et de bétail, voire des décès humains.
Le vortex polaire au-dessus de l’Antarctique et de ses mers adjacentes est isolé de l’air extérieur à la région par le courant-jet du front polaire dans l’hémisphère Sud, qui circule entre environ 50° et 65° S au-dessus de l’océan Austral. Le courant-jet polaire antarctique est plus uniforme et constant que son homologue arctique, car l’Antarctique est entouré d’un océan et non d’un mélange de terre et d’eau. Par conséquent, les contrastes de température entre la terre et l’océan sous le courant-jet dans l’Antarctique ne sont pas aussi importants que dans l’Arctique. En outre, les montagnes capables de dévier l’énergie vers le courant-jet sont moins nombreuses et plus éloignées, de sorte que le développement de grandes ondes de Rossby est moins fréquent que dans l’hémisphère nord. Par conséquent, le vortex polaire antarctique est plus résistant que le vortex polaire arctique aux incursions des masses d’air extérieur et il a tendance à ne se rompre qu’au début du printemps. Des poussées d’air froid se produisent toutefois dans l’hémisphère sud, mais elles sont moins fréquentes et frappent moins souvent les zones fortement peuplées.
L’air froid piégé dans le vortex polaire antarctique contribue au développement de nuages nacrés (un type de nuage stratosphérique polaire composé d’eau et d’acide nitrique) pendant les mois d’hiver, qui durent pendant toute la nuit polaire (période pendant laquelle l’Antarctique connaît plusieurs mois d’obscurité totale). Les PSC transforment les molécules contenant du chlore, moins réactives, en formes plus réactives, comme le chlore moléculaire (Cl2), qui contribuent au trou d’ozone. En août et septembre, ces nuages sont exposés à la lumière du soleil, qui casse les molécules de chlore en atomes de chlore simples qui réagissent avec les molécules d’ozone stratosphérique (O3) et les détruisent. Les nuages nacrés peuvent se former naturellement ou être associés à une augmentation des concentrations de méthane dans l’atmosphère, dont certaines peuvent résulter de l’activité humaine.