Sarki örvény
Sarki örvény, más néven cirkumpoláris örvény, sarki mélypont vagy sarki ciklon, nagy kiterjedésű, tartósan alacsony nyomású terület, amely általában a Föld sarkvidékei felett helyezkedik el, és rendkívül hideg levegő tömegét tartalmazza. E ciklon magassága a troposzféra közepétől (a Föld légkörének legalacsonyabb szintje, amely a felszíntől 10-18 km magasságig terjed) a sztratoszféráig (a 10-18 km-től kb. 50 km magasságig terjedő légköri réteg) terjed. A hideg levegőt a sarki örvényen belül a sarkvidéki sugáráramlat (a sztratoszférában kelet felé mozgó, erős sztratoszférikus szelekből álló öv, amely elválasztja a meleg trópusi levegőt a hideg sarkvidéki levegőtől a középső szélességi körökben) tartja vissza. A sarki örvény erőssége évszakonként változik, de mindkét féltekén a téli időszakban a legerősebb, amikor a pólus és az Egyenlítő közötti hőmérsékleti kontraszt a legnagyobb. Az év melegebb hónapjaiban gyengülhet vagy teljesen eltűnhet.
Encyclopædia Britannica, Inc.
A téli időszakban az északi féltekén a sarkvidéki jet-áramlat a középsíkok (az ÉSZ 30° és 60° közötti területek) felett helyezkedik el, a szélsebesség 193 és 402 km (120 és 250 mérföld) között változik óránként. Ha ennek a sugáráramlatnak a keringése erős, a sarki örvény nagyjából kör alakú marad, amelynek középpontja az Északi-sarkon vagy nagyon közel van hozzá. A sarkvidéki sugáráramlat keringésének hullámzása (az úgynevezett Rossby-hullámok) a szárazföld-óceán hőmérsékleti kontrasztjai és a nagy hegyvonulatok által a sugáráramlat útjába a sztratoszférában terelt levegő által keltett energiaáramlásokból eredhet. Ezek a hullámok gyengíthetik a sarki örvény körüli cirkulációt, és a sarki örvényt érzékenyebbé teszik az észak felé mozgó meleg légtömegek és magasnyomású rendszerek által okozott zavarokra. A sarki örvény zavarai több ezer kilométerrel dél felé tolhatják a fagyos sarkvidéki levegő fő régiójának egy részét, ami nagy kiterjedésű “hideglevegőtöréseket” vagy “hideghullámokat” eredményez, amelyek Eurázsia vagy Észak-Amerika lakott területei felett veszélyes szintre csökkenthetik a levegő hőmérsékletét. Például a 2014. január eleji hideglevegőtörés következtében az Egyesült Államok keleti részén a felszíni levegő hőmérséklete nagyjából 20 °C-kal (36 °F) az átlagos alá süllyedt. Emellett a 2013 márciusában Európát sújtó hideghullám Németország, Oroszország és Kelet-Európa egyes részein több mint 10 °C-kal az átlagosnál alacsonyabb hőmérsékletet okozott. Az ilyen hideghullámok gyakran járnak termés- és állatveszteséggel, sőt, akár emberi halálesetekkel is.
Az Antarktisz és a szomszédos tengerek feletti sarki örvényt a déli féltekén a déli félteke sarkvidéki sugáráramlása szigeteli el a térségen kívüli levegőtől, amely körülbelül a déli szélesség 50° és 65° között kering a Déli-óceán felett. Az antarktiszi sarkvidéki sugáráramlat egyenletesebb és állandóbb, mint sarkvidéki megfelelője, mivel az Antarktiszt óceán veszi körül, nem pedig szárazföld és víz keveréke. Ennek eredményeként az Antarktiszon a sugáráramlat alatti szárazföld-óceán hőmérsékleti kontrasztok nem olyan nagyok, mint az Északi-sarkvidéken. Ezenkívül kevesebb és távolabbi hegység képes eltéríteni az energiát a sugáráramlatba, így a nagy Rossby-hullámok kialakulása ritkább, mint az északi féltekén. Ennek eredményeként az antarktiszi sarki sarki örvény ellenállóbb a külső légtömegek behatolásával szemben, mint az északi-sarki sarki örvény, és csak a tavasz kezdetén hajlamos felbomlani. A hideg levegő kitörései azonban a déli féltekén is előfordulnak, de ritkábban, és ritkábban sújtanak sűrűn lakott területeket.
Az antarktiszi sarki örvényben megrekedt hideg levegő hozzájárul a téli hónapokban a nakrofelhők (a vízből és salétromsavból álló sarki sztratoszférafelhők egy típusa) kialakulásához, amelyek a teljes sarki éjszakában (az az időszak, amikor az Antarktiszon több hónapig teljes sötétség uralkodik) fennállnak. A PSC-k a kevésbé reakcióképes klórtartalmú molekulákat reakcióképesebb formákká, például molekuláris klórrá (Cl2) alakítják át, amelyek hozzájárulnak az ózonlyuk kialakulásához. Augusztusban és szeptemberben ezek a felhők napfénynek vannak kitéve, amely a klórmolekulákat egyetlen klóratomra bontja, amelyek reakcióba lépnek a sztratoszférában lévő ózonmolekulákkal (O3), és elpusztítják azokat. A nakrofelhők kialakulhatnak természetes úton, vagy összefüggésbe hozhatók a légkör metánkoncentrációjának növekedésével, amelynek egy része emberi tevékenységből eredhet.