Polaaripyörre
Polaaripyörre, jota kutsutaan myös sirkumpolaaripyörteeksi, polaarimatalaksi tai polaariseksi sykloniksi, on suuri jatkuvan matalapaineen alue, joka sijaitsee yleensä kummankin maapallon napa-alueen yläpuolella ja sisältää erittäin kylmää ilmamassaa. Tämän syklonin korkeus ulottuu troposfäärin (maapallon ilmakehän alin taso, joka ulottuu pinnasta 10-18 km korkeuteen) keskiosasta stratosfääriin (ilmakehän kerros, joka ulottuu 10-18 km:n korkeudesta noin 50 km:n korkeuteen). Kylmää ilmaa pitää polaaripyörteen sisällä polaaririntaman suihkuvirta (itään suuntautuva voimakkaiden stratosfäärituulten vyöhyke, joka erottaa lämpimän trooppisen ilman kylmästä polaarisesta ilmasta keskileveysasteilla). Polaaripyörteen voimakkuus vaihtelee vuodenaikojen mukaan, mutta se on voimakkaimmillaan talvikaudella kummallakin pallonpuoliskolla, jolloin napa-alueen ja päiväntasaajan välinen lämpötilakontrasti on suurin. Se voi heikentyä tai hävitä kokonaan vuoden lämpiminä kuukausina.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Talvikaudella pohjoisella pallonpuoliskolla polaaririntaman suihkuvirta sijaitsee keskileveysasteiden yläpuolella (30° ja 60° pohjoisen leveyspiirin välissä sijaitsevat alueet), ja tuulen nopeus vaihtelee 193 ja 402 kilometrin (120 ja 250 mailin) välillä tunnissa. Jos suihkuvirtauksen kierto on voimakasta, polaaripyörre pysyy suunnilleen ympyränmuotoisena ja sen keskus on pohjoisnavalla tai hyvin lähellä sitä. Polaaririntaman suihkuvirtauksen aaltoilu (Rossbyn aallot) voi johtua siitä, että maa- ja merialueiden väliset lämpötilakontrastit ja suurten vuoristojyrkänteiden stratosfäärissä suihkuvirtauksen kulkureitille ohjaamat ilmavirtaukset synnyttävät energiavirtoja. Nämä aallot voivat heikentää polaaripyörteen ympärillä olevaa kiertoa ja tehdä polaaripyörteestä alttiimman pohjoiseen suuntautuvien lämpimien ilmamassojen ja korkeapainejärjestelmien aiheuttamille häiriöille. Polaaripyörteen häiriöt voivat työntää osan jäisen arktisen ilman pääalueesta tuhansia kilometrejä etelään, jolloin syntyy laajoja ”kylmän ilman puhkeamisia” tai ”kylmiä aaltoja”, jotka voivat laskea ilman lämpötilan vaaralliselle tasolle Euraasian tai Pohjois-Amerikan asuttujen alueiden yllä. Esimerkiksi tammikuun 2014 alussa puhjennut kylmän ilman puhkeaminen aiheutti Yhdysvaltojen itäosissa noin 20 °C:n (36 °F) pudotuksen keskimääräistä alhaisempiin pintalämpötiloihin. Lisäksi Eurooppaa maaliskuussa 2013 koetellut kylmä aalto aiheutti yli 10 °C:n (18 °F) keskimääräistä alhaisemmat lämpötilat osissa Saksaa, Venäjää ja Itä-Eurooppaa. Tällaiset kylmät aallot johtavat usein sato- ja karjatappioihin ja jopa ihmiskuolemiin.
Etelämantereen ja sen lähimeren polaaripyörre on eristetty alueen ulkopuolisesta ilmasta eteläisen pallonpuoliskon polaaririntaman suihkuvirtauksella, joka kiertää eteläisen valtameren yläpuolella noin 50°-65° eteläistä leveyttä. Etelämantereen polaaririntaman suihkuvirta on tasaisempi ja pysyvämpi kuin sen arktinen vastine, koska Etelämanner on pikemminkin valtameren ympäröimä kuin maa- ja vesialueiden sekoitus. Tämän vuoksi Etelämantereella suihkuvirtauksen alapuolella olevat maan ja valtameren lämpötilakontrastit eivät ole yhtä suuria kuin arktisella alueella. Lisäksi vuoria, jotka pystyvät ohjaamaan energiaa suihkuvirtaan, on vähemmän ja kauempana, joten suuria Rossby-aaltoja syntyy harvemmin kuin pohjoisella pallonpuoliskolla. Tämän seurauksena Etelämantereen polaaripyörre on arktista polaaripyörrettä vastustuskykyisempi ulkopuolisten ilmamassojen tunkeutumiselle, ja sillä on taipumus hajota vasta kevään alkaessa. Kylmän ilman puhkeamisia esiintyy kuitenkin myös eteläisellä pallonpuoliskolla, mutta ne ovat harvinaisempia ja iskevät harvemmin tiheästi asutuille alueille.
Etelämantereen polaaripyörteeseen juuttunut kylmä ilma edistää talvikuukausien aikana helmiäispilvien (eräänlainen polaarisen stratosfäärin pilvityyppi, joka muodostuu vedestä ja typpihaposta) kehittymistä, ja nämä pilvet kestävät koko polaarisen yön ajan (ajanjakso, jolloin Etelämantereella vallitsee useiden kuukausien pituinen täysi pimeys). PSC:t muuttavat vähemmän reaktiivisia klooria sisältäviä molekyylejä reaktiivisemmiksi muodoiksi, kuten molekyyliklooriksi (Cl2), joka osaltaan aiheuttaa otsoniaukkoa. Elo- ja syyskuussa nämä pilvet altistuvat auringonvalolle, joka hajottaa kloorimolekyylit yksittäisiksi klooriatomeiksi, jotka reagoivat stratosfäärin otsonimolekyylien (O3) kanssa ja tuhoavat ne. Nakkipilvet voivat muodostua luonnostaan tai ne voivat liittyä ilmakehän kohonneisiin metaanipitoisuuksiin, joista osa voi olla seurausta ihmisen toiminnasta.