Grudzień 2022 i styczeń 2023 przyniosły zimową aurę w centralnej i wschodniej części Stanów Zjednoczonych.

Pod koniec grudnia wielu Amerykanów sięgnęło po sprzęt na zimną pogodę, gdy podmuch niezwykle zimnego arktycznego powietrza wdarł się na południe i podsycił koszmar podróżniczy w okolicach Bożego Narodzenia. W Michigan i innych częściach Środkowego Zachodu „cyklon bombowy” utworzył się wzdłuż zimnego frontu, niosąc ze sobą silne wiatry i zamieć śnieżną. W niektórych częściach stanu Nowy Jork i Kanada śnieg z efektem jeziora przyspieszył burzę, w Buffalo spadło ponad 50 cali (125 centymetrów) w ciągu pięciu dni. Rozciągający się zimny front odcisnął swoje piętno również na południowym wschodzie, gdzie zimne powietrze pomogło napędzać tornada, zakłócić dostawy energii i nadwyrężyć systemy wodne.

W pierwszych dniach stycznia 2023 roku warunki zmieniły się diametralnie. Zamiast niespotykanego w tej porze roku zimna, wiele z tych samych obszarów doświadczyło niezwykłego ciepła. Przy temperaturach sięgających 20-30 stopni Fahrenheita wyższych niż zwykle we wschodnich Stanach Zjednoczonych, wiosenna pogoda pobiła rekordy temperatury w kilku stanach. Wśród miejsc, które ustanowiły nowe rekordy temperatur: St. Louis, Missouri; Raleigh, Karolina Północna; Paducah, Kentucky; Góra Pocono w Pensylwanii; Atlanta, Georgia; Georgetown, Delaware; i Dulles w Wirginii.

Powyższa animacja przedstawia temperaturę powietrza przy powierzchni w części półkuli północnej, w tym w Ameryce Północnej, w grudniu 2022 r. i pierwszych kilku dniach stycznia 2023 r. Została ona stworzona przez połączenie obserwacji satelitarnych z temperaturami obliczonymi przez wersję Goddard Earth Observing System ( GEOS) model globalny, który wykorzystuje równania matematyczne do przedstawienia procesów fizycznych zachodzących w atmosferze. Najciemniejsze czerwienie pokazują obszary o najcieplejszych temperaturach powierzchni; niebieskie obszary pokazują obszary o najniższych temperaturach powierzchni.

Krótkie impulsy odzwierciedlają codzienne ocieplenie w ciągu dnia i ochłodzenie w nocy, ale rozprzestrzenianie się zimnego arktycznego powietrza na południe nad większą częścią Stanów Zjednoczonych stało się widoczne pod koniec miesiąca, szczególnie w tygodniu przed Bożym Narodzeniem. Cykl dobowy jest mniej widoczny nad wodą, ponieważ woda łatwiej zatrzymuje ciepło i utrzymuje bardziej stałą temperaturę. W wielu obszarach odnotowano wahania temperatury, które wahały się od około 20°C do 40°C (od 36°F do 72°F) między okresem mroźnym 23 grudnia a okresem ciepłym 30 grudnia.

Pierwszy tydzień 2023 roku przyniósł również rekordowe ciepło w Europie. Masa ciepłego powietrza znad zachodniego wybrzeża Afryki pobiła tysiące rekordów temperatury w całej Europie, „Washington Post”. Zgłoszono Capital Weather Gang. W Nowy Rok co najmniej siedem krajów odnotowało najcieplejszą styczniową pogodę w historii.

„Istnieje wspólny wątek łączący wszystkie te ekstremalne temperatury” – powiedział Judah Cohen, wizytujący naukowiec w Massachusetts Institute of Technology i prognosta w Atmospheric and Environmental Research (AER).

„W grudniu zaobserwowaliśmy wydłużenie i osłabienie stratosferycznego wiru polarnego w Arktyce – pasma silnych wiatrów zachodnich, które krążą zimą na wysokości od około 10 do 30 mil (16 do 48 kilometrów) nad biegunem północnym” – powiedział Cohen. Kiedy wir polarny jest silny i kolisty, zatrzymuje zimne powietrze nad Arktyką; kiedy słabnie i wydłuża się, strumień strumieniowy w troposferze również ma tendencję do wydłużania się w kierunku południowym, a zimne powietrze znad Arktyki może przedostawać się na średnie szerokości geograficzne.

„Ale kiedy wir polarny„ się rozciąga ”, nie pozostaje długo w tej konfiguracji” – dodał Cohen. „Podobnie jak gumka recepturka ma tendencję do„ wskakiwania ”z powrotem do okrągłego kształtu, zwykle w ciągu około tygodnia”. Według Cohena snapback na początku 2023 r. był kluczowym powodem, dla którego prąd strumieniowy się wyprostował i dlaczego cieplejsze masy powietrza z regionów równikowych ociepliły wschodnie Stany Zjednoczone i Europę.

Istnieje również bardziej skomplikowane pytanie, które Cohen i inni naukowcy zajmujący się atmosferą, specjalizujący się w stratosferze, badają z rosnącym zainteresowaniem: czy te rozerwania stratosferycznych wirów polarnych – te zdarzenia rozciągające – stają się coraz częstsze w czasie, a jeśli tak, to dlaczego?

Po przeanalizowaniu dziesięcioleci danych metrologicznych przy użyciu modelu ponownej analizy pogody MERRA-2 utrzymywanego przez Globalne Biuro Modelowania i Asymilacji NASA (GMAO), Cohen i współpracownicy sądzą, że rozciągnięte wiry polarne stały się bardziej powszechne od 1980 r. W badaniu opublikowanym w Nauka w 2021 roku Cohen i współpracownicy powiązali zmniejszanie się lodu morskiego w Arktyce na Morzu Barentsa i Morzu Karskim oraz wzrost opadów śniegu na Syberii – z których oba są powiązane ze zmianami klimatycznymi – ze wzrostem zakłóceń wirów polarnych i okresów zimna na średnich szerokościach geograficznych.

„Nie wszyscy się z nami zgadzają. To wciąż kwestionowana nauka, ale jestem przekonany, że zobaczymy coraz więcej przykładów rozciągających się wydarzeń w stratosferze, po których wkrótce nastąpią ochłody na średnich szerokościach geograficznych, gdy klimat arktyczny ociepla się i zmienia” – powiedział Cohen. „Rozciąganie się wiru polarnego, które widzieliśmy w grudniu 2022 r., zdecydowanie pasuje do tego wzorca”.

Wideo i obrazy NASA Earth Observatory autorstwa Joshua Stevensa, wykorzystujące dane GEOS-5 z Globalnego Biura Modelowania i Asymilacji w NASA GSFC. Historia autorstwa Adama Voilanda.