Un vórtice polar (o vórtice polar ) es una gran depresión obstinada ubicada cerca de uno de los polos geográficos de un planeta. En la Tierra, estos centros de baja presión se forman en la troposfera superior y media y en la estratosfera .
Ces zones de basse pression sont associées à un cœur d'air froid et donnent en surface, des anticyclones thermiques dans le sillage d'un front polaire car lorsque la masse d'air se contracte et devient plus dense, elle exerce une forte pression sur el suelo. Por tanto, el vórtice polar se intensifica en invierno y se debilita en verano porque depende de la diferencia térmica entre el ecuador y los polos.
En general, el vórtice no supera los 1000 km de radio y el aire dentro del vórtice realiza una rotación ciclónica, ya sea en sentido antihorario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur, bajo el efecto de la fuerza de Coriolis . Hay dos centros de vórtices árticos: uno cerca de la isla de Baffin y el otro en el noreste de Siberia , correspondiente al centro del alto norteamericano y al del sistema de alta presión siberiano . El vórtice antártico tiende a situarse en las proximidades de la plataforma de Ross , a 160 ° de longitud oeste, que corresponde al centro de la altura antártica .
Dado que los remolinos polares también se animan con un movimiento descendente desde la estratosfera a la troposfera media, es un conjunto de pares de altitud / presión que se utiliza para marcar su posición. La superficie isobárica a 50 hPa se usa con mayor frecuencia para identificar su ubicación estratosférica. Algunos meteorólogos utilizan niveles más bajos, tan bajos como el nivel de presión de 500 hPa (unos 5460 metros sobre el nivel del mar durante el invierno), para identificar el vórtice polar. La extensión de los contornos de temperatura de potencial cerrado en la tropopausa se puede utilizar para determinar su intensidad.
Los vórtices polares, como sugiere su nombre, se forman cerca de los polos a partir de la diferencia de temperatura entre el ecuador y las regiones polares. La intensificación y disminución del vórtice polar, por lo tanto, está impulsada por el movimiento de masas de aire y la transferencia de calor en la región polar.
En verano, la insolación es casi continua en el polo y, por tanto, la diferencia de temperatura es menor y se localiza cerca de este último. Por lo tanto, el vórtice es más débil allí y los ciclones extratropicales que migran a latitudes más altas pueden perturbar el vórtice formando depresiones cortadas en la masa de aire polar. Estos vórtices individuales pueden persistir durante más de un mes.
En el otoño, los vientos circumpolares aumentan de velocidad y el vórtice polar se eleva en la estratosfera a medida que la temperatura desciende en el polo y la noche se vuelve casi permanente. Como resultado, el aire polar forma una masa de aire cada vez más coherente, el vórtice polar. Al comienzo del invierno, la diferencia de temperatura es mayor y el vórtice en su punto más intenso. Luego, el núcleo del vórtice se enfría, los vientos disminuyen y la energía del vórtice disminuye.
A fines del invierno y principios de la primavera, el vórtice está en su punto más débil y grandes fragmentos de la cúpula fría debajo del vórtice pueden ser desviados a latitudes más bajas por sistemas climáticos más fuertes que se arrastran desde estas latitudes. En la estratosfera inferior, persisten fuertes gradientes de vórtices potenciales durante el verano y la mayor parte de este aire permanece confinado cerca de los polos, mucho después de que el vórtice se haya disuelto en la estratosfera.
Las erupciones volcánicas en los trópicos también pueden conducir a un vórtice polar más fuerte durante el invierno, hasta dos años después del evento. La fuerza y la posición del vórtice polar afectan la circulación atmosférica en una gran región a su alrededor. Un índice utilizado en el hemisferio norte para medir su magnitud es el valor de la Oscilación del Ártico .
La caída repentina de la actividad invernal del vórtice polar es un fenómeno extremo, conocido como calentamiento estratosférico repentino (SSW), y está asociado con un aumento espectacular de la temperatura de la estratosfera (en el rango de 30 a 50 ° C ) en unos pocos dias. Parte del vórtice puede descender a latitudes más bajas y traer su cúpula de aire muy frío con él. En invierno, un vórtice polar anormalmente débil tiene consecuencias para gran parte del hemisferio norte. De hecho, las temperaturas promedio están generalmente por debajo de lo normal en las zonas templadas (América del Norte y Eurasia), mientras que generalmente son más altas de lo normal al norte del Círculo Polar Ártico.
Normalmente, el vórtice ártico es alargado, con dos centros ciclónicos, uno sobre la isla de Baffin en Canadá y el otro sobre el noreste de Siberia. Cuando es más intenso en invierno, solo hay un centro. El vórtice polar antártico es más pronunciado y más persistente que el ártico. El vórtice es más poderoso en invierno, cuando el gradiente de temperatura es más pronunciado, y puede disminuir considerablemente o incluso desaparecer en verano.
El vórtice polar antártico es más pronunciado y persistente que el ártico: la causa de este fenómeno proviene de la distribución de la tierra y el relieve en el hemisferio norte que acentúa el fenómeno de la onda de Rossby , provocando una disminución del vórtice de actividad mientras que, en hemisferio sur plano, ningún fenómeno en particular perturba la actividad del vórtice.
Un estudio de 2001 encontró que la circulación estratosférica puede tener efectos anormales en los patrones climáticos. Los inviernos con un vórtice polar débil están asociados con un descenso de aire helado hacia latitudes más bajas. Así, la ola de frío de 2014 en Norteamérica fue provocada por un descenso de la cúpula ártica hacia el medio oeste americano, lo que permitió batir varios récords de bajas temperaturas en el centro y este de Norteamérica durante el invierno 2013-2014, especialmente en enero. .
En el mismo año, los investigadores encontraron una correlación estadística entre un vórtice polar débil y las concentraciones de casos de resfriado severo en el hemisferio norte. Más recientemente, los científicos han identificado interacciones con la disminución del hielo marino del Ártico, la reducción de la capa de nieve , los perfiles de evapotranspiración , las anomalías de la Oscilación del Atlántico Norte (NAO) o las anomalías meteorológicas relacionadas con la configuración del vórtice polar y la corriente en chorro .
Las conclusiones a largo plazo tomarán décadas para distinguir la variabilidad natural de las tendencias climáticas. Sin embargo, el supuesto general es que la reducción de la capa de nieve y el hielo marino provocada por el calentamiento global disminuye el reflejo de la luz solar, lo que aumenta la evapotranspiración, alterando a su vez la distribución de presiones y el gradiente de temperatura del vórtice polar, que lo debilita. Esto se hace evidente cuando la amplitud de las ondas de Rossby provoca importantes meandros en la corriente en chorro que permite transportar aire más cálido al polo norte y aire polar a las latitudes más bajas. La amplitud de la corriente en chorro aumenta con un vórtice polar más débil, lo que aumenta la posibilidad de causar bloqueos climáticos . Uno de estos eventos de bloqueo reciente ocurrió cuando un sistema de alta presión se estacionó sobre Groenlandia y alteró la circulación para dirigir el huracán Sandy hacia la costa noreste de los Estados Unidos en lugar de la ruta habitual hacia el Atlántico norte.
Las reacciones químicas asociadas con el vórtice polar antártico provocan una fuerte caída en la concentración de ozono . El siguiente mecanismo es el origen: el ácido nítrico contenido en las nubes estratosféricas reacciona con los compuestos del aerosol formando cloro que tiene el efecto de catalizar la destrucción fotoquímica del ozono. Estas nubes no pueden formarse a temperaturas por debajo de aproximadamente -80 ° C . Por tanto, las concentraciones de cloro aumentan durante el invierno polar, y la destrucción de ozono resultante es mayor cuando la luz solar regresa en la primavera con el aumento de la energía solar.
Dado que existe un mayor intercambio de aire entre el Ártico y las latitudes medias, el agotamiento del ozono en el polo norte es mucho menos severo que en el sur. Como resultado, la reducción estacional de los niveles de ozono en el Ártico se caracteriza generalmente como un 'aumento de la capa de ozono', mientras que el agotamiento más severo de la capa de ozono en la Antártida se considera un 'agujero de ozono' en la capa de ozono ”.
Este fenómeno es natural pero la actividad humana lo ha amplificado. De hecho, la producción de óxidos de nitrógeno mediante el uso de combustibles fósiles ha aumentado considerablemente la concentración de ácido nítrico necesaria para el fenómeno.
También se sabe que otros planetas y lunas tienen vórtices polares, incluidos Venus (vórtice doble unipolar), Marte , Júpiter , Saturno y la luna Titán de Saturno . El polo sur de Saturno es el único con un vórtice polar caliente en el sistema solar.