Uppvärmning av stratosfären kan ligga bakom kall period över Sverige

Kylan har kopplat sitt grepp om Sverige och de närmsta dagarna är det kalluften som dominerar i hela landet. En möjlig bakomliggande förklaring kan fås genom att lyfta blicken mot höga höjder i atmosfären, upp till stratosfären där en kraftig och plötslig uppvärmning ägde rum i början av januari och slutet av förra året.

Vad är en plötslig stratosfärisk uppvärmning?

Hur är det då möjligt att en uppvärmning av stratosfären kan ge kallt väder hos oss? Låt oss börja från början. Normalt sett finns det i stratosfären mycket kall luft över Arktisområdet under vinterhalvåret med en stor temperaturgradient mot sydligare breddgrader där ozonlagret kan absorbera inkommande solljus. Det ger upphov till en lågtrycksvirvel med centrum kring Nordpolen och en kraftig västlig luftström i stratosfären, med de kraftigaste västvindarna kring 60°N. Ibland händer det att virveln rubbas eller bryts ned med en snabb och mycket kraftig uppvärmning av de nordliga breddgraderna i stratosfären. Strömningsförhållandena kastas då om, med ett högtryck över Arktis och en vind som vänder och i medel kan bli ostlig på 60°N i stratosfären, man talar då om en stor stratosfärisk uppvärmning, hädanefter refererat till som SSW (”sudden stratospheric warming”) . Det som är intressant för vårt väder är att de här vindanomalierna sedan kan fortplanta sig neråt och ge försvagade jetströmmar med högtrycksblockeringar på nordliga breddgrader även i troposfären (där vårt vanliga väder utspelar sig), under en längre tid efter att den plötsliga uppvärmningen har inträffat. Det kan i sin tur medföra att kall polarluft kan strömma söderut över mellanbreddgraderna och ge en ökad sannolikhet för kyla hos oss i Sverige.

Just en sådan plötslig stratosfärisk uppvärmning, som beskrivits ovan, inträffade kring årsskiftet med ett snabbt omslag från västlig till ostlig vind i medel på 60°N i stratosfären, se figur 1. I figur 2  kan man se hur virveln, som enligt det klimatologiska medelvärdet vanligtvis är kall och sammanhängande med centrum kring Nordpolen, i början av januari i år splittrades i två (tre) mindre delar med ett högtryck som sträcker sig upp över Arktis från Stilla havs-sidan och ger upphov till den i medeltal ostliga vinden på 60°N som syns i figur 1.

I bilden syns hur medelvärdet på 60N av den öst-västliga vindkomponenten på 10 hPa höjd hastigt går från kraftigt västlig till östlig runt årsskiftet.
Figur 1. Den röda linjen visar en analys av det zonala medelvärdet av den öst-västliga vindkomponenten på 60°N på en höjd av 10 hPa hittills denna vinter (data GFS analys, NCEP). Som referens visas även ett klimatologiskt medelvärde (data från ERA-interim). Positiva värden motsvarar en västlig vind och negativa värden en ostlig vind. Förstora Bild
I den högra bilden visas hur stratosfäriska virveln ser ut enligt det klimatologiska medelvärdet den 5 januari. I den vänstra bilden visas hur den i år splittrades upp i två delar med ett högtryck över delar av Arktis.
Figur 2. Den högra bilden visar hur stratosfäriska virveln ser ut enligt det klimatologiska medelvärdet den 5 januari. I den vänstra bilden visas hur virveln i år splittrades upp i två delar med ett högtryck centrerat på Stilla havs-sidan av Arktis. De svarta konturlinjerna visar geopotentiella höjden av 10 hPa-tryckytan och de färgade konturerna visar temperaturen på en höjd av 10 hPa. Förstora Bild

Varierande effekter

Även om de plötsliga uppvärmningarna i stratosfären är mycket dramatiska till sin natur med temperaturstigningar som ibland kan vara uppåt 50 grader i polområdet av stratosfären så är de inte helt ovanliga på norra halvklotet och inträffar i snitt varannan vinter, i lite olika form. Många minns säkert den kalla avslutningen på förra vintern. Även den gången kom omslaget till kallt väder efter en SSW. Hur märkbara effekterna blir, hur snabbt de kommer efter uppvärmningen i stratosfären samt vilka områden (av mellanbreddgraderna) på norra halvklotet som får störst effekt varierar från gång till gång och även om det finns en tydlig tendens till mer högtrycksblockeringar på nordliga breddgrader efter att stratosfäriska virveln försvagats så leder det inte alltid till att det blir kallt hos oss.

Kan vi se någon effekt denna gång?

Låt oss nu gå tillbaka till troposfären och se om vi kan ana något som skulle kunna vara en effekt av den SSW som just har inträffat. Det man i så fall skulle förvänta sig är en ökad tendens till högtryck på nordliga breddgrader och mindre västvindar än vanligt. Låt oss börja med att titta på NAO-index (läs mer om NAO i kunskapsbanken) som till stor del avspeglar vädertypen i norra Europa. Just nu och även i prognosen för de närmaste  dagarna är NAO-index nära noll vilket indikerar att tryckförhållandena på Atlanten är nära det klimatologiska medelvärdet, med lågtryckstendens kring Island/Grönland och högtryckstendens kring Azorerna. I NAO-index ser vi alltså just nu ingen tydlig effekt av SSW:n, men den svaga signalen i NAO-indexet till trots så ser prognosen riktigt kall ut för Sverige närmsta tiden. De som har tittat på vindriktningarna i de senaste prognoserna kanske också har noterat att det är ganska mycket ostliga vindar framöver.  

I figur 3 visas en sammanfattande bild av tryckfördelningens avvikelse från det normala (i detta fall modellklimatet) för perioden 21/1-27/1 2019 (prognos ECMWF från 21/1). Notera att bilden baseras på en prognos från 21/1 och mest är avsedd att visa de stora dragen i tryckfördelningen över Norra Europa just nu, för mer uppdaterad och detaljerad prognos av väderläget över Sverige, se meteorologens kommentar.

I bilden syns positiva tryckanomalier över Ishavet och negativa tryckanomalier från Island ner mot Centraleuropa.
Figur 3. I bilden visas marktryckets avvikelser från modellklimatet i medel för perioden 21/1-27/1. Noterat att bilden baseras på en prognos från 21/1 och mest är avsedd att visas de stora dragen i tryckfördelningen över Norra Europa. Förstora Bild

I figuren syns tydliga högtryckstendenser norr om Skandinavien och man kan ana hur lågtryck som utvecklas på Atlanten kring Island och söder om Grönland(konsistent med positivt/neutralt NAO-index) sedan viker ner på en sydlig bana över kontinenten. Det förhindrar den milda Atlantluften att komma in över Sverige och istället får vi en kall ostlig komponent på vinden. Vi kan även titta på AO-index som ger ett mått på tryckskillnaden mellan Arktisområdet och subtropiska områdena, men till skillnad från NAO är AO inte begränsat till Atlanten (just därför brukar man föredra att använda NAO-index för att bl a få en tydligare koppling direkt till det som händer på vår sida av hemisfären). AO-index är negativt i såväl utgångsläget som i prognosen vilket indikerar högre tryck än normalt i Arktisområdet, något som kan ses som en förväntad effekt av en SSW.

Sammanfattningsvis kan man misstänka, utan att kunna dra några säkra slutsatser, att SSW:n genom ökad tendens till högtryck i arktisområdet med sydligare lågtrycksbanor, kan vara en av faktorerna bakom omslaget till kallt väder som vi nu ser.

 

comments powered by Disqus