Il vortice polare, un vortice di aria a bassa pressione sei miglia su nell'atmosfera, ha fatto esplodere gran parte del Midwest americano e del nord-est alla fine di gennaio 2019 con temperature abbastanza fredde da provocare il congelamento in pochi minuti.

Entro venerdì, 1 febbraio il vortice e l'aria artica che ha incanalato nelle città da Fargo a Pittsburgh a Detroit avevano provocato giorni di chiusura di scuole e aziende, migliaia di cancellazioni di voli, blocco delle consegne di posta, e un'infarinatura di interruzioni di corrente e richieste di riscaldamento ridotto. Almeno 21 persone sono morte e decine sono rimaste ferite in incidenti legati alle condizioni meteorologiche. I funzionari hanno avvertito i residenti di rimanere all'interno, anche quando i meteorologi hanno iniziato a prevedere un clima primaverile e la probabilità di un'oscillazione della temperatura di 80 gradi entro pochi giorni.

Tutto è iniziato dopo che il vortice polare che normalmente aleggia sul Polo Nord si è diviso in due il 2 gennaio, il risultato delle onde planetarie che si infrangono nella stratosfera, ha detto lo scienziato atmosferico di Stanford Aditi Sheshadri.

"Quando il vortice polare si divide in due, la corrente a getto si sposta a sud sul bacino atlantico, e porta con sé tutte le tempeste, " disse Sheshadri, un assistente professore di scienze del sistema terrestre presso la Stanford's School of Earth, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth). "Non abbiamo idea durante un dato evento esattamente quando le tempeste potrebbero colpire, ma in media si vedono impatti per un mese o due dopo che il vortice si è diviso".

Sheshadri spiega la scienza dietro il vortice polare e i suoi pericolosi effetti sul tempo sperimentati sulla superficie terrestre, come il fenomeno è legato alle emissioni di anidride carbonica, e perché ci si può aspettare che il vortice porti più tempeste invernali e aria artica in parti degli Stati Uniti e dell'Europa occidentale negli anni a venire.

Cos'è il vortice polare?

ADITI SHESHADRI:Il vortice polare si forma ogni inverno a causa della differenza di temperatura tra l'equatore ei poli. Nella stratosfera polare, la luce del sole viene fondamentalmente tagliata durante il tardo autunno e l'inizio dell'inverno - e questo lo rende davvero freddo, mentre l'equatore rimane abbastanza caldo.

Si forma un getto per bilanciare questa differenza di temperatura. Questo getto è quello che chiamiamo il vortice polare o il getto notturno polare. Scorre in un cerchio completo attorno al polo, 10 chilometri o poco più di sei miglia sopra la superficie terrestre.

Cosa guida il comportamento del vortice polare?

AS:È più forte in pieno inverno quando la differenza di temperatura è al massimo. Ma allo stesso tempo, il vortice polare è questa creatura vivente. È influenzato dalle onde create sulla superficie della Terra, che si eccitano per cose come il flusso che si muove sulle montagne o il flusso che si muove sulla terra e sul mare, che si riscaldano in misura diversa. Se la superficie della Terra fosse completamente piatta, se avessimo un pianeta acquatico con l'oceano tutt'intorno, il vortice polare non si disgregherebbe.

Questi flussi d'aria, note come onde di Rossby, propagarsi verso l'alto nella stratosfera, dove si infrangono proprio come le onde si infrangono su una spiaggia. Hai questo vortice che gira pacificamente intorno al polo. Ogni volta che un'onda si infrange, conferisce slancio al vortice.

A volte un'onda che si infrange può essere abbastanza forte da spostare il vortice sopra il palo, o addirittura invertire la direzione del vortice. Quando ciò accade, la temperatura nella stratosfera polare può aumentare di 50 gradi in una settimana. È davvero un evento estremo.

Queste onde possono anche perturbare il vortice abbastanza da dividerlo in due segmenti, chiamati vortici figlie.

Cosa succede quando il vortice si divide?

AS:Un segmento di solito si sposta sulla Siberia e l'altro sul Nord America. Una volta che ciò accade, la corrente a getto nella troposfera sopra l'Atlantico si sposta verso sud.

L'aria fredda artica che normalmente è racchiusa dalla corrente a getto attorno al polo è quindi in grado di raggiungere le medie latitudini sulla costa orientale, nel Midwest e nell'Europa occidentale.

Tempeste, che cavalcano lungo la corrente a getto, spostati a sud, pure. Non necessariamente si spostano immediatamente:possono volerci alcune settimane prima che si organizzino per rispondere e raggiungere il jet. Tempeste che avrebbero colpito il Canada arrivarono e colpirono invece New York e Chicago.

Perché il vortice polare non porta un clima simile sulla costa occidentale?

AS:Non sappiamo bene perché il vortice polare non influenzi il bacino del Pacifico, ma abbiamo alcune ipotesi iniziali. Pensiamo che abbia qualcosa a che fare con la posizione dei getti nei due bacini. Nel bacino atlantico, la corrente a getto si trova a latitudini più elevate. Nel bacino del Pacifico, è più vicino all'equatore.

Anche la topografia può svolgere un ruolo. Nel bacino atlantico, l'aria scorre sulle Montagne Rocciose e le onde si staccano da quelle alte montagne e influenzano la corrente a getto. Nel Pacifico, la corrente a getto è più lontana da eventuali montagne che potrebbero generare onde dirompenti.

In che modo le attività umane influenzano il vortice polare?

AS:L'aumento dell'anidride carbonica nell'atmosfera raffredda la stratosfera polare, che potrebbe aumentare la differenza di temperatura tra il polo e l'equatore e rafforzare il vortice polare. Ci sono anche alcune prove del modello che le onde che si propagano verso l'alto nella troposfera stanno diventando più energiche man mano che il pianeta si riscalda, portando a una stratosfera polare più perturbata.

Il vortice polare in sé non è nuovo, ma sembra che ogni anno influisca sul tempo in superficie in un modo che non aveva nella memoria recente. Cosa è cambiato?

AS:Il termine "vortice polare" esiste dalla fine degli anni '40. Si forma ogni inverno e si disgrega in primavera. Ma negli ultimi 20 anni o giù di lì, il vortice polare è stato molto, molto disturbato in pieno inverno. Tra il 1989 e il 1998, però, non ci sono stati eventi di vortice diviso in pieno inverno. E se guardi agli eventi del vortice polare a partire dal 1979, quando iniziano i dati satellitari, fino ad ora, il vortice si divide o si sposta in media solo una volta ogni due anni.

Non capiamo cosa guidi la variabilità di questi eventi di decennio in decennio, ma stanno sicuramente accadendo più frequentemente.