Wir polarny
Wir polarny, zwany też wirem okołobiegunowym, niżem polarnym lub cyklonem polarnym – duży obszar utrzymującego się niskiego ciśnienia, znajdujący się na ogół nad każdym z obszarów polarnych Ziemi i zawierający masę ekstremalnie zimnego powietrza. Wysokość tego cyklonu rozciąga się od środka troposfery (najniższy poziom atmosfery ziemskiej, który obejmuje obszar od powierzchni do wysokości 10-18 km) do stratosfery (warstwa atmosfery rozciągająca się od 10-18 km do około 50 km wysokości). Zimne powietrze jest zatrzymywane w obrębie wiru polarnego przez polarny front strumieniowy (przemieszczający się na wschód pas silnych wiatrów stratosferycznych, który oddziela ciepłe powietrze zwrotnikowe od zimnego powietrza polarnego w średnich szerokościach geograficznych). Siła wiru polarnego zmienia się w zależności od pory roku, ale jest on najsilniejszy w sezonie zimowym na każdej półkuli, kiedy kontrast temperatur między biegunem a równikiem jest największy. Może osłabnąć lub całkowicie zaniknąć w cieplejszych miesiącach roku.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Na półkuli północnej w porze zimowej, polarno-frontowy prąd strumieniowy znajduje się nad średnimi szerokościami geograficznymi (obszary położone między 30° a 60° N), a prędkość wiatru waha się między 193 a 402 km (120 a 250 mil) na godzinę. Jeśli cyrkulacja tego strumienia jest silna, wir polarny zachowuje w przybliżeniu okrągły kształt z centrum na biegunie północnym lub bardzo blisko niego. Wahania w cyrkulacji polarnego strumienia odrzutowego (zwane falami Rossby’ego) mogą wynikać z napływu energii generowanej przez lądowo-oceaniczne kontrasty temperatury i powietrza odchylonego przez duże łańcuchy górskie na drogę strumienia odrzutowego w stratosferze. Fale te mogą osłabić cyrkulację wokół wiru polarnego i sprawić, że wir polarny będzie bardziej podatny na zakłócenia ze strony przemieszczających się na północ ciepłych mas powietrza i układów wysokiego ciśnienia. Zakłócenia w wirze polarnym mogą przesunąć część głównego regionu mroźnego powietrza arktycznego na południe na tysiące kilometrów, co powoduje powstawanie rozległych „ognisk zimnego powietrza” lub „fal zimna”, które mogą obniżyć temperaturę powietrza do niebezpiecznego poziomu nad zaludnionymi obszarami Eurazji lub Ameryki Północnej. Na przykład, na początku stycznia 2014 r. wybuch zimnego powietrza spowodował spadek temperatury powietrza na powierzchni ziemi we wschodnich Stanach Zjednoczonych o około 20°C (36°F) poniżej średniej. Ponadto fala zimna, która nawiedziła Europę w marcu 2013 r., spowodowała spadek temperatur o ponad 10°C (18°F) poniżej średniej w niektórych częściach Niemiec, Rosji i Europy Wschodniej. Takie fale zimna często powodują straty w uprawach i zwierzętach gospodarskich, a nawet ofiary śmiertelne wśród ludzi.
Wir polarny nad Antarktydą i przyległymi morzami jest odizolowany od powietrza spoza regionu przez polarny front strumienia na półkuli południowej, który krąży między około 50° a 65° S nad Oceanem Południowym. Antarktyczny polarny prąd strumieniowy jest bardziej jednolity i stały niż jego arktyczny odpowiednik, ponieważ Antarktyda jest otoczona oceanem, a nie mieszanką lądu i wody. W rezultacie, lądowo-oceaniczne kontrasty temperaturowe pod strumieniem na Antarktydzie nie są tak duże jak w Arktyce. Dodatkowo, góry zdolne do odbijania energii do strumienia jet są mniej liczne i bardziej odległe, więc powstawanie dużych fal Rossby’ego jest rzadsze niż na półkuli północnej. W efekcie wir polarny antarktyczny jest bardziej odporny niż arktyczny na wtargnięcia zewnętrznych mas powietrza i ma tendencję do rozpadania się dopiero na początku wiosny. Ogniska zimnego powietrza zdarzają się jednak na półkuli południowej, ale są one rzadsze i rzadziej uderzają w silnie zaludnione obszary.
Chłodne powietrze uwięzione w antarktycznym wirze polarnym przyczynia się do rozwoju chmur grenlandzkich (rodzaj polarnej chmury stratosferycznej składającej się z wody i kwasu azotowego) w miesiącach zimowych, które utrzymują się przez całą noc polarną (okres, w którym Antarktyda doświadcza kilku miesięcy całkowitej ciemności). PSC przekształcają mniej reaktywne cząsteczki zawierające chlor w bardziej reaktywne formy, takie jak chlor cząsteczkowy (Cl2), które przyczyniają się do powstawania dziury ozonowej. W sierpniu i wrześniu chmury te wystawione są na działanie światła słonecznego, które rozbija cząsteczki chloru na pojedyncze atomy chloru, które reagują z cząsteczkami ozonu stratosferycznego (O3) i niszczą je. Chmury nanosowe mogą powstawać naturalnie lub mogą być związane ze zwiększonym stężeniem metanu w atmosferze, którego część może być wynikiem działalności człowieka.
.