Krásná podívaná, stojí ale za úbytkem ozonu nad severním pólem

Polární vír, který se vytváří během chladné poloviny roku na severní polokouli, se letos vyznačuje enormní intenzitou. Sílu polárního víru určuje teplotní rozdíl mezi subtropy a polárními oblastmi ve vyšších vrstvách atmosféry. Právě v letošní sezóně je spodní a střední stratosféra nad severním pólem extrémně chladná. O tomto faktu svědčí i nejnižší zaznamenaná hodnota ve výšce okolo 25 km za posledních 40 let. Teplotu – 96 °C zaznamenala radiosonda vypuštěná z Reykjavíku dne 3. ledna 2020 (obr. 1). Rekordně nízké teploty jsou detekovány i v nižších částech stratosféry okolo 18 – 20 km. Dvě sondy zaznamenaly teploty okolo -84 °C v těchto výškách. Jedna sonda byla vypuštěná z kanadského města Alert, které se nachází na Ellesmerově ostrovu (na severu teritoria Nunavut). Druhá sonda potom ze Špicberků. Sondy měřily 18. a 19. února 2020. Jedná se však o radiosondážní měření pořízené z okrajových částí severního pólu. Lze tak předpokládat, že teploty přímo nad pólem budou ještě nižší.


Obr. 1: Radiosondáž vertikálního rozložení atmosféry pořízená v Reykjavíku svědčí o extrémně záporných teplotách ve spodních a středních částech stratosféry. Ve výškové hladině 17.2 hPa byla naměřena dne 3. 1. 2020 teplota -96.0 °C. Zdroj: weather.uwyo.edu



Obr. 2: Analýza teplot a výšky tlakových hladin v dam ve výšce 50 hPa ze dne 7. 3. 2020. Obrázek naznačuje, že i během března jsou teploty nad pólem extrémně nízké. Zdroj: fluid.nccs.nasa.gov


Kromě nezvykle perzistentního západního proudění způsobuje silný polární vír ještě tvorbu polárních stratosférických oblak (PSO), zvaná také jako perleťová oblaka. Vyskytují se ve výškách 15 - 25 km a jsou typická pro zimní půlrok. Pozorovatelná jsou při občanském soumraku, nejlépe když je Slunce 1 – 6° pod obzorem. Stratosféra je velice suchá vrstva. Při extrémně mrazivých polárních zimách však může docházet k tvorbě polárních stratosférických oblaků různých typů, které se od sebe liší jak chemickým tak fyzikálním složením. K jejich formaci dochází za teplot pod -78 °C. V Antarktidě, kde teplota stratosféry klesá až k -88 °C, se mohou vytvářet i PSO II. typu (viz níže). Rozptyl světla v oblacích vytváří perleťově bílý vzhled. Za barevnost okrajů oblaků potom může interferenční záření vzniklé difrakcí při průchodu tenkou vrstvou oblaku.


Obr. 3: PSO typu I. Zdroj: commons.wikimedia.org


PSO se rozdělují na typ I. a typ II. Typ I. (obr. 3) je složen z vody, kyseliny sírové a dusičné. Vzhledem připomíná cirrostratus. Tento typ je také prekurzorem vzniku ozonové díry především nad Antarktidou. Během zimy, a tedy polární noci, se zde hromadí aerosoly chloru a fluoru, které jsou bez působení slunečního světla vůči ozonu inertní. Jakmile na jaře začne působit sluneční záření, chlor se aktivuje a katalyzuje chemické reakce, které vedou k disociaci ozonu (obr. 7). Zmíníme ještě typ II PSO (obr. 4), který neškodí ozonu a je jen velmi zřídka pozorován nad Arktidou. Pokud se objeví, vypadá jako lenticularis a skládá se pouze z ledových částic.


Obr. 4: PSO typu II. Zdroj: cs.m.wikipedia.org


Právě letošní velmi chladná stratosféra umožnila vznik PSO i nad severní polokoulí. V obvyklých případech nebývá v únoru a březnu stratosféra na severní polokouli tak chladná, aby byl umožněn vznik PSO. Letos tomu ale tak není, protože polární vír je stále intenzivní a znemožňuje tak pronikání teplejšího vzduchu nad Arktidu. Takže interakce slunečního záření, existence PSO a aerosolů chloru a fluoru způsobila, že letos drasticky ubylo ozonu nad severním pólem. To znázorňuje obr. 5, kde je viditelná menší koncentrace ozonu v prostorách nad Arktidou 7. 3. 2020. V porovnání s dlouhodobým průměrem, který je na obr. 6, se jedná o významnou anomálii. Také byl letos pozorován PSO typ II, který se tvoří právě při extrémně chladných stratosférických anomáliích.


Obr. 5: Celkové množství stratosférického ozonu ke dni 7. 3. 2020. Nad severním pólem se jeho hodnoty místy pohybují okolo 250 DU. Pro představu to znamená, že kdybychom celkový ozon stlačili do vrstvy, byla by široká 2,5 mm. Protože 1 DU = 0.01 mm ozonu za normálních podmínek. Zdroj: fluid.nccs.nasa.gov



Obr. 6: Dlouhodobý průměr množství ozonu za měsíc březen v DU. Zdroj: ozonewatch.gsfc.nasa.gov



Obr. 7: Diagram vzniku ozonové díry. Zdroj: is.muni


V posledních letech můžeme pozorovat stálý trend ochlazování stratosféry (obr. 8). Tento trend je přičítán globálnímu oteplování v troposféře. Přesné vlivy a příčiny jsou však stále předmětem bádání. Je možné, že s přibývajícím množstvím antropogenně vyprodukovaného oxidu uhličitého v troposféře, roste míra zadržené energie právě tímto skleníkovým plynem, která se pak nemůže dostat do stratosféry. Proto se stratosféra ochlazuje. Pokud bude tento trend pokračovat nadále, je pravděpodobné, že budeme moci pozorovat více situací úbytku stratosférického ozonu.


Obr. 8: Stratosférické teplotní anomálie od roku 1958 do roku 2011. Je zde viditelný sestupný trend. Píky se vyskytují v souvislosti se silnými vulkanickými erupcemi. Zdroj: www.climate.gov


Zdroj titulního obrázku: cloudatlas.wmo.in


© 2019 Meteo-Beskydy | Všechna práva vyhrazena