Polární vír, známý také pod označením polární vortex, je oblast studeného rotujícího vzduchu, která obklopuje oba póly naší planety. Tento termín lze použít k popisu dvou odlišných jevů: stratosférického polárního víru a troposférického polárního víru. Stratosférický i troposférický polární vír se otáčejí ve směru rotace Země, ale jedná se o odlišné jevy, lišící se velikostí, strukturou, sezónními cykly a vlivem na počasí.
Stratosférický polární vír je oblast vysokorychlostních, cyklicky rotujících větrů ve výšce asi 15 až 50 kilometrů, vyskytujících se od 50. rovnoběžky směrem k pólu. Vytváří se na podzim, kdy se s nástupem polární noci prudce ochladí, a je nejsilnější v zimě. Velký teplotní rozdíl mezi pólem a tropy vyvolává silné větry a Coriolisova síla způsobuje roztočení víru. Stratosférický polární vír se rozpadá na jaře spolu s koncem polární noci.
Troposférický polární vír je definován jako oblast troposférického tryskového proudění. Její okraj se pohybuje kolem 40. až 50. rovnoběžky a sahá od povrchu do výšky asi 10 až 15 kilometrů. Jeho cyklus se liší od stratosférického víru především tím, že troposférický vír existuje po celý rok. Je ale podobný stratosférickému víru v tom, že je také nejsilnější v zimě, kdy jsou polární oblasti nejchladnější.
Polární vír a tryskové proudění
Arktický polární vír je pásmo silných západních větrů, které se vytváří každou zimu ve stratosféře. Tyto větry jakoby obkličují a uzavírají rozsáhlou oblast extrémně chladného vzduchu. Ještě silnější polární vír se v zimě vyskytuje ve stratosféře jižní polokoule. Čím silnější jsou větry, tím více je vzduch uvnitř izolován od teplejších zeměpisných šířek a tím je chladnější.
Polární vír nemá vždy vliv na zimní počasí ve středních zeměpisných šířkách. Když je obzvláště silný, bývá tento stav většinou spojen s chladnější Arktidou a mírnějším počasím ve středních oblastech. Občas je ale vyveden z rovnováhy, když se obzvláště silné atmosférické vlny v troposféře dostanou vzhůru do stratosféry.
Vír se následkem toho zpomalí a může se rozkolísat, „sklouznout z pólu“, rozdělit se na několik laloků nebo – v nejextrémnějších případech – dočasně změnit směr. Bez ohledu na charakter mají tato narušení jednu společnou vlastnost: prudký nárůst teplot v polární stratosféře, který se označuje jako náhlé stratosférické oteplení.
Oteplení u pólů, ochlazení jinde
V týdnech následujících po stratosférických výkyvech se polární tryskové proudění často zvlní a vytvoří hluboké „příkopy“ a strmé „hřebeny“, které se mohou na několik dní téměř zastavit. Přesná povaha interakce není zcela objasněna. Pod hřebeny vysokého tlaku proudí teplý vzduch na sever do Arktidy a často způsobuje extrémní tání, zatímco polární vzduch vyplňuje nízkotlaké příkopy a přináší zimní podmínky výrazně jižněji, než je obvyklé.
Existuje řada vědeckých výzkumů, které spojují narušení stratosférického polárního víru s extrémními výkyvy chladného vzduchu ve středních zeměpisných šířkách Severní Ameriky, Evropy a Asie. Například v lednu roku 2021 zaznamenali odborníci náhlé stratosférické oteplení. Polární vír zeslábl, roztáhl se a „sklouzl“ jižněji od severního pólu.
Když se to stane – a v Arktidě se to stává v průměru zhruba každý druhý rok – dojde v některých oblastech ve středních zeměpisných šířkách k výronu studeného vzduchu. Narušení víru podnítí polární tryskové proudění, které se na několik týdnů zvlní, a v kombinaci s dalšími povětrnostními jevy vytvoří příznivé podmínky pro silnou vlnu studeného vzduchu.
Polární vír a globální oteplování
Odborníci se zabývají otázkou, zda globální oteplování ovlivňuje polární vír způsobem, který by paradoxně zvýšil pravděpodobnost výskytu silných zimních bouří ve středních zeměpisných šířkách. Podle Amy Butler z Národního úřadu pro oceán a atmosféru (NOAA) není tato myšlenka tak protichůdná, jak se může na první pohled zdát.
„K narušení polárního víru dochází například tehdy, když je zespodu zasažen rozsáhlými atmosférickými vlnami proudícími kolem troposféry,“ řekla Butler.
„Vlny jsou zde vždy, ale cokoli, co změní jejich sílu nebo polohu – včetně změn povrchové teploty a tlaku, které jsou důsledkem úbytku mořského ledu – může potenciálně ovlivnit polární vír. Takže může docházet k tomu, že i když sledujeme celkový trend oteplování, v některých lokalitách může docházet ke zvýšení závažnosti zimních povětrnostních jevů.“
Jednou z možností je, že poloha polárního víru může být citlivá na regionální rozdíly v pokrytí mořským ledem. Například jedna studie spojuje nižší než průměrnou únorovou rozlohu mořského ledu ve východní části Arktidy v Barentsově a Karském moři s posunem polárního víru směrem k Eurasii v období od 80. let 20. století do roku 2000. Tento posun víru byl doprovázen chladnějšími zimami na Sibiři a ve středních šířkách střední Eurasie.
Nejednotnost vědeckých názorů
Odborník na arktické klima Jim Overland nesouhlasí s hypotézou, že rychlé oteplování Arktidy může různými způsoby ovlivňovat zimní počasí ve středních šířkách. „Samotný nedostatek mořského ledu není příčinou těchto událostí,“ vyslovuje své přesvědčení. „Jakmile se vytvoří podmínky, může tepelný tok z oceánu bez ledu spolu s teplým vzduchem proudícím z nižších zeměpisných šířek pomoci posílit oblasti vysokého tlaku tryskového proudění.“
Pokud skutečně existují, bude tyto občasné vlivy obtížné zjistit. Na podzim a začátkem zimy může mít největší vliv opožděné zamrzání mořského ledu, zatímco v pozdější zimě může mít hlavní roli polární vír. Výsledkem může být zesilování chladných extrémů na jednom místě a teplých extrémů na jiném.
S ostatními odborníky se Overland shoduje v tom, že podle většiny ukazatelů, které jsou používány k popisu zimního klimatu, je celkový obrázek jasný: zimy jsou v průměru teplejší a extrémní mrazy méně pravděpodobné než před sto lety. Tento trend bude s rostoucím množstvím skleníkových plynů a dalším globálním oteplováním pravděpodobně pokračovat.