Polarhvirvel
Polarhvirvel, også kaldet cirkumpolarhvirvel, polarlow eller polarcyklon, stort område med vedvarende lavtryk, der generelt ligger over hver af Jordens polarområder og indeholder en masse ekstremt kold luft. Højden af denne cyklon strækker sig fra midten af troposfæren (det laveste niveau i Jordens atmosfære, som strækker sig fra overfladen og op til 10-18 km højde) til stratosfæren (det atmosfæriske lag, der strækker sig fra 10-18 km til ca. 50 km højde). Den kolde luft holdes inde i polarhvirvelstrømmen af polarfrontjetstrømmen (et bælte af stærke stratosfæriske vinde, der bevæger sig mod øst og adskiller varm tropisk luft fra kold polarluft i de mellemste højder). Styrken af polarvirvlen varierer med årstiden, men den er stærkest i vinterhalvåret på hver halvkugle, hvor temperaturkontrasten mellem polen og ækvator er størst. Den kan svækkes eller helt forsvinde i de varmere måneder af året.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Over den nordlige halvkugle i vinterhalvåret befinder polarfrontjetstrømmen sig over de midterste breddegrader (områder beliggende mellem 30° og 60° N) med vindhastigheder, der varierer mellem 193 og 402 km (120 og 250 miles) i timen. Hvis denne jetstrøms cirkulation er stærk, opretholder polarvirvelen en omtrent cirkulær form med et centrum på eller meget tæt på Nordpolen. Udsving i cirkulationen af den polære jetstrøms cirkulation (kaldet Rossby-bølger) kan skyldes indfald af energi fra land- og havkontraster i temperatur og luft, der afbøjes af store bjergkæder til jetstrømmens bane i stratosfæren. Disse bølger kan svække cirkulationen omkring polarhvirvelstrømmen og gøre polarhvirvelstrømmen mere modtagelig over for forstyrrelser fra varme luftmasser og højtrykssystemer, der bevæger sig mod nord. Forstyrrelser i polarvirvlen kan skubbe en del af hovedområdet med kold arktisk luft tusinder af kilometer sydpå, hvilket giver omfattende “koldluftsudbrud” eller “kuldebølger”, der kan sænke lufttemperaturerne til farlige niveauer over befolkede områder i Eurasien og Nordamerika. F.eks. forårsagede et udbrud af kold luft i begyndelsen af januar 2014, at overfladetemperaturen i det østlige USA faldt ca. 20 °C under gennemsnittet. Desuden fik en kuldebølge, der ramte Europa i marts 2013, temperaturerne til at falde mere end 10 °C under gennemsnittet i dele af Tyskland, Rusland og Østeuropa. Sådanne kuldebølger medfører ofte tab af afgrøder og husdyr og endda dødsfald blandt mennesker.
Den polære hvirvelstrøm over Antarktis og de tilstødende have er isoleret fra luft uden for regionen af polarfrontjetstrømmen på den sydlige halvkugle, som cirkulerer mellem ca. 50° og 65° S over det sydlige ocean. Den antarktiske polarfrontjetstrøm er mere ensartet og konstant end dens arktiske modstykke, fordi Antarktis er omgivet af hav i stedet for en blanding af land og vand. Som følge heraf er temperaturkontrasterne mellem land og hav under jetstrømmen i Antarktis ikke så store som i Arktis. Desuden er der færre og fjernere bjerge, der kan afbøje energi til jetstrømmen, så der opstår sjældnere store Rossby-bølger end på den nordlige halvkugle. Som følge heraf er den antarktiske polarhvirvel mere modstandsdygtig end den arktiske polarhvirvel over for indtrængen af luftmasser udefra, og den har en tendens til kun at bryde op ved forårets begyndelse. Udbrud af kold luft forekommer dog også på den sydlige halvkugle, men de er mindre hyppige og rammer sjældnere tætbefolkede områder.
Kold luft, der er fanget i den antarktiske polarvirvel, bidrager til udviklingen af perlemorsskyer (en type polar stratosfærisk sky, der består af vand og salpetersyre) i vintermånederne, som varer hele polarnatten igennem (den periode, hvor Antarktis oplever flere måneders totalt mørke). PSC’er omdanner mindre reaktive klorholdige molekyler til mere reaktive former som f.eks. molekylært klor (Cl2), som bidrager til ozonhullet. I august og september udsættes disse skyer for sollys, som nedbryder klormolekylerne til enkelte kloratomer, der reagerer med og ødelægger stratosfæriske ozonmolekyler (O3). Nacreous clouds kan dannes naturligt eller kan være forbundet med øgede metankoncentrationer i atmosfæren, hvoraf nogle kan skyldes menneskelig aktivitet.