Polärvirvel
Polärvirvel, även kallad cirkumpolärvirvel, polärt lågtryck eller polarcyklon, stort område med ihållande lågtryck som i allmänhet är beläget ovanför var och en av jordens polarområden och som innehåller en massa extremt kall luft. Höjden på denna cyklon sträcker sig från mitten av troposfären (den lägsta nivån i jordens atmosfär, som sträcker sig från ytan upp till 10-18 km höjd) till stratosfären (det atmosfäriska skikt som sträcker sig från 10-18 km till cirka 50 km höjd). Kall luft hålls inne i polarvirveln av polarfrontsjetströmmen (ett bälte av starka stratosfäriska vindar som rör sig österut och som skiljer varm tropisk luft från kall polarluft på de mellersta latituderna). Styrkan hos polarvirveln varierar med årstiden, men den är starkast under vintersäsongen på varje halvklot, när temperaturkontrasten mellan polen och ekvatorn är som störst. Den kan försvagas eller försvinna helt under årets varmare månader.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Över norra halvklotet under vintersäsongen ligger polarfrontsjetströmmen ovanför de mellersta latituderna (områden som ligger mellan 30° och 60° N), med vindhastigheter som varierar mellan 193 och 402 km (120 och 250 miles) per timme. Om denna jetströms cirkulation är stark har polarvirveln en ungefär cirkulär form med ett centrum vid eller mycket nära Nordpolen. Svängningar i cirkulationen av jetströmmen i polarfronten (så kallade Rossbyvågor) kan uppstå på grund av att energi som genereras av temperaturkontraster mellan land och hav och luft som avlänkas av stora bergskedjor hamnar på jetströmmens väg i stratosfären. Dessa vågor kan försvaga cirkulationen runt polarvirveln och göra polarvirveln mer mottaglig för störningar av varma luftmassor och högtryckssystem som rör sig norrut. Störningar i polarvirveln kan driva en del av huvudregionen med iskall arktisk luft tusentals kilometer söderut, vilket ger upphov till omfattande ”kalluftsutbrott” eller ”kalla vågor” som kan sänka lufttemperaturen till farliga nivåer över befolkade områden i Eurasien och Nordamerika. Exempelvis orsakade ett utbrott av kalluft i början av januari 2014 att lufttemperaturen på ytan i östra USA sjönk omkring 20 °C under genomsnittet. Dessutom orsakade en köldvåg som drabbade Europa i mars 2013 att temperaturen sjönk mer än 10 °C under genomsnittet i delar av Tyskland, Ryssland och Östeuropa. Sådana köldvågor leder ofta till förluster av grödor och boskap och till och med dödsfall bland människor.
Den polära virveln över Antarktis och dess angränsande hav isoleras från luft utanför regionen av polarfrontsjetströmmen på det södra halvklotet, som cirkulerar mellan cirka 50° och 65° S över Södra oceanen. Den antarktiska polarfrontsjetströmmen är mer enhetlig och konstant än sin arktiska motsvarighet, eftersom Antarktis är omgivet av hav snarare än en blandning av land och vatten. Därför är temperaturkontrasterna mellan land och hav under jetströmmen i Antarktis inte lika stora som i Arktis. Dessutom är bergen som kan avleda energi in i jetströmmen färre och avlägsna, så utvecklingen av stora Rossbyvågor är mindre frekvent än på norra halvklotet. Som ett resultat av detta är den antarktiska polarvirveln mer motståndskraftig än den arktiska polarvirveln mot intrång från externa luftmassor, och den tenderar att brytas upp först i början av våren. Utbrott av kall luft förekommer dock på södra halvklotet, men de är mindre frekventa och slår mindre ofta mot tätbefolkade områden.
Kall luft som är instängd i den antarktiska polarvirveln bidrar till att det under vintermånaderna bildas nacreous clouds (en typ av polärt stratosfäriskt moln som består av vatten och salpetersyra) som håller i sig under hela polarnatten (den period under vilken Antarktis upplever flera månader av totalt mörker). PSC omvandlar mindre reaktiva klorhaltiga molekyler till mer reaktiva former, t.ex. molekylärt klor (Cl2), som bidrar till ozonhålet. I augusti och september utsätts dessa moln för solljus, vilket bryter ner klormolekyler till enskilda kloratomer som reagerar med och förstör stratosfäriska ozonmolekyler (O3). Nacreous clouds kan bildas naturligt eller vara förknippade med ökade metankoncentrationer i atmosfären, varav en del kan bero på mänsklig aktivitet.