Polar vortex
Polaire draaikolk, ook circumpolaire draaikolk, poollaag, of poolcycloon genoemd, groot gebied van aanhoudende lage druk over het algemeen gelegen boven elk van de polaire gebieden van de Aarde en dat een massa extreem koude lucht bevat. De hoogte van deze cycloon strekt zich uit van het midden van de troposfeer (het laagste niveau van de atmosfeer van de aarde, dat zich uitstrekt van het aardoppervlak tot 10-18 km hoogte) tot in de stratosfeer (de atmosferische laag die zich uitstrekt van 10-18 km tot ongeveer 50 km hoogte). Koude lucht wordt binnen de polaire draaikolk gehouden door de polaire frontstraalstroom (een oostwaarts bewegende gordel van sterke stratosferische winden die warme tropische lucht scheidt van koude polaire lucht in de midlatitudes). De sterkte van de polaire vortex varieert met het seizoen, maar is het sterkst tijdens het winterseizoen op elk halfrond, wanneer het temperatuurcontrast tussen de pool en de evenaar het grootst is. Hij kan verzwakken of geheel verdwijnen tijdens de warmere maanden van het jaar.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Op het noordelijk halfrond bevindt de polaire straalstroom zich in het winterseizoen boven de midlatitudes (gebieden gelegen tussen 30° en 60° noorderbreedte), met windsnelheden variërend tussen 193 en 402 km (120 en 250 mijl) per uur. Als de circulatie van deze straalstroom sterk is, behoudt de polaire draaikolk een ruwweg cirkelvormige vorm met een centrum op of zeer dicht bij de Noordpool. Onregelmatigheden in de circulatie van de polaire straalstroom (Rossby-golven genoemd) kunnen het gevolg zijn van het binnendringen van energie die wordt opgewekt door temperatuurverschillen tussen land en oceaan en lucht die door grote bergketens wordt afgebogen op het pad van de straalstroom in de stratosfeer. Deze golven kunnen de circulatie rond de polaire vortex verzwakken en de polaire vortex vatbaarder maken voor verstoringen door naar het noorden bewegende warme luchtmassa’s en hogedruksystemen. Verstoringen in de polaire vortex kunnen een deel van het hoofdgebied van de ijskoude Arctische lucht duizenden kilometers zuidwaarts duwen, waardoor wijdverspreide “koude-uitbraken” of “koudegolven” ontstaan die de luchttemperatuur boven dichtbevolkte gebieden in Eurazië of Noord-Amerika tot gevaarlijke niveaus kunnen doen dalen. Een koude-uitbraak begin januari 2014 bijvoorbeeld deed de oppervlaktetemperatuur in het oosten van de Verenigde Staten tot 20 °C onder het gemiddelde dalen. Bovendien heeft een koudegolf die Europa in maart 2013 heeft getroffen, de temperatuur in delen van Duitsland, Rusland en Oost-Europa meer dan 10 °C onder het gemiddelde doen dalen. Dergelijke koudegolven leiden vaak tot verliezen van gewassen en vee en zelfs tot menselijke doden.
De polaire vortex boven Antarctica en de aangrenzende zeeën wordt geïsoleerd van lucht buiten de regio door de polaire-front straalstroom op het zuidelijk halfrond, die circuleert tussen ongeveer 50° en 65° ZB over de Zuidelijke Oceaan. De Antarctische polaire frontale straalstroom is uniformer en constanter dan zijn Arctische tegenhanger, omdat Antarctica omgeven is door oceaan in plaats van een mengeling van land en water. Daardoor zijn de temperatuurverschillen tussen land en oceaan onder de straalstroom op Antarctica niet zo groot als die op de Noordpool. Bovendien zijn de bergen die energie naar de straalstroom kunnen afbuigen kleiner en verder weg, zodat de ontwikkeling van grote Rossby-golven minder frequent is dan op het noordelijk halfrond. Als gevolg hiervan is de Antarctische polaire draaikolk beter bestand tegen invallen van externe luchtmassa’s dan de Arctische polaire draaikolk, en breekt hij meestal pas op tijdens het begin van de lente. Koude-uitbarstingen komen wel voor op het zuidelijk halfrond, maar ze zijn minder frequent en treffen minder vaak dichtbevolkte gebieden.
Koude lucht gevangen in de Antarctische poolwervel draagt bij tot de ontwikkeling van nacreuze wolken (een type polaire stratosferische wolk bestaande uit water en salpeterzuur) tijdens de wintermaanden, die de hele poolnacht duren (de periode waarin Antarctica verscheidene maanden van totale duisternis beleeft). PSC’s zetten minder reactieve chloorbevattende moleculen om in meer reactieve vormen, zoals moleculair chloor (Cl2), die bijdragen tot het ozongat. In augustus en september worden deze wolken blootgesteld aan zonlicht, waardoor de chloormoleculen uiteenvallen in afzonderlijke chlooratomen die reageren met stratosferische ozonmoleculen (O3) en deze vernietigen. Nacreuze wolken kunnen op natuurlijke wijze ontstaan of in verband worden gebracht met verhoogde methaanconcentraties in de atmosfeer, waarvan sommige het gevolg kunnen zijn van menselijke activiteiten.