Vortex polar
Vortex polar, também chamado vortex circumpolar, polar baixo, ou ciclone polar, grande área de baixa pressão persistente geralmente localizada acima de cada região polar da Terra e contendo uma massa de ar extremamente fria. A altitude deste ciclone estende-se desde o meio da troposfera (o nível mais baixo da atmosfera terrestre, que abrange a região desde a superfície até 10-18 km de altura) até à estratosfera (a camada atmosférica estende-se de 10-18 km até cerca de 50 km de altura). O ar frio é contido dentro do vórtice polar pelo fluxo de jacto frontal polar (uma cintura de fortes ventos estratosféricos que separa o ar tropical quente do ar polar frio em médias distâncias). A força do vórtice polar varia com a estação, mas é mais forte durante o inverno em cada hemisfério, quando o contraste de temperatura entre o pólo e a linha do Equador é maior. Pode enfraquecer ou desaparecer completamente durante os meses mais quentes do ano.
Encyclopædia Britannica, Inc.
No hemisfério norte, na estação do inverno, o jato polar-frontal está localizado acima das midlatitudes (áreas localizadas entre 30° e 60° N), com velocidades de vento variando entre 193 e 402 km por hora. Se a circulação deste jato for forte, o vórtice polar mantém uma forma aproximadamente circular com um centro no Pólo Norte ou muito próximo a ele. As ondulações na circulação do fluxo de jacto frontal polar (chamadas ondas Rossby) podem resultar de incursões de energia gerada pelos contrastes terra-oceano na temperatura e ar desviado por grandes cadeias de montanhas para o caminho do fluxo de jacto na estratosfera. Estas ondas podem enfraquecer a circulação ao redor do vórtice polar e tornar o vórtice polar mais suscetível a interrupções por massas de ar quente que se movem para norte e sistemas de alta pressão. Perturbações no vórtice polar podem empurrar parte da região principal do ar frígido ártico para o sul, milhares de quilômetros, que produzem grandes “surtos de ar frio” ou “ondas frias” que podem diminuir a temperatura do ar para níveis perigosos em áreas povoadas da Eurásia ou da América do Norte. Por exemplo, um surto de ar frio no início de janeiro de 2014 fez com que as temperaturas do ar de superfície no leste dos Estados Unidos caíssem cerca de 20 °C (36 °F) abaixo da média. Além disso, uma onda de frio que atingiu a Europa em março de 2013 fez com que as temperaturas caíssem mais de 10 °C (18 °F) abaixo da média em partes da Alemanha, Rússia e Europa Oriental. Tais ondas frias frequentemente resultam em perdas de colheitas e gado e até mesmo mortes humanas.
O vórtice polar sobre a Antártica e seus mares adjacentes está isolado do ar fora da região pela corrente do jato polar frontal no Hemisfério Sul, que circula entre aproximadamente 50° e 65° S sobre o Oceano Sul. A corrente de jacto frontal polar da Antárctida é mais uniforme e constante do que a sua contraparte árctica, porque a Antárctida está rodeada pelo oceano e não por uma mistura de terra e água. Como resultado, os contrastes de temperatura terra-oceano sob a corrente de jacto na Antárctida não são tão grandes como os do Árctico. Além disso, as montanhas capazes de desviar energia para o jato são menos e mais distantes, de modo que o desenvolvimento de grandes ondas Rossby é menos freqüente do que no Hemisfério Norte. Como resultado, o vórtice polar antártico é mais resistente do que o vórtice polar ártico a incursões feitas por massas de ar externas, e tende a romper-se apenas durante o início da primavera. Surtos de ar frio, entretanto, ocorrem no Hemisfério Sul, mas são menos frequentes e atingem áreas densamente povoadas com menos freqüência.
O ar frio preso dentro do vórtice polar antártico contribui para o desenvolvimento de nuvens nacrônicas (um tipo de nuvem polar estratosférica formada por água e ácido nítrico) durante os meses de inverno, que duram toda a noite polar (período em que a Antártida experimenta vários meses de escuridão total). Os PSCs convertem moléculas menos reactivas que contêm cloro em formas mais reactivas, como o cloro molecular (Cl2), que contribuem para o buraco de ozono. Em Agosto e Setembro estas nuvens são expostas à luz solar, que quebra as moléculas de cloro em átomos de cloro únicos que reagem com e destroem as moléculas de ozono estratosférico (O3). As nuvens nacrônicas podem se formar naturalmente ou podem estar associadas ao aumento das concentrações de metano na atmosfera, algumas das quais podem resultar da atividade humana.