En rekordstor köldvåg skickar bokstavliga rysningar längs ryggarna på miljontals amerikaner. Temperaturerna i övre Mellanvästern förutspås falla häpnadsväckande 50 grader Fahrenheit (28 grader Celsius) under det normala denna vecka – så lågt som 35 grader under noll. Höga en byig vind på toppen, och luften kommer att kännas som -60 F.

Den här förkylningen är inget att nysa åt. National Weather Service varnar för brutala, livshotande tillstånd. Frostskador kommer att slå snabbt på all exponerad hud. På samma gång, Nordpolen står inför en värmebölja med temperaturer som närmar sig fryspunkten – cirka 25 grader Fahrenheit (14 C) över det normala [andra siffran].

Vad är det som orsakar det här snurriga mönstret? Du gissade rätt:polarvirveln.

Under de senaste åren, tack vare tidigare kalla vågor, polarvirveln har förankrat sig i vår vardagliga vokabulär och fungerat som skämt för sena TV-värdar och politiker. Men vad är det egentligen? Flyr den från sina vanliga arktiska tillhåll oftare? Och en fråga som skymtar i mitt arbete:Hur passar den globala uppvärmningen in i historien?

Floder av luft

Faktiskt, det finns två polära virvlar på norra halvklotet, staplade på varandra. Den nedre kallas vanligtvis och mer exakt för jetström. Det är en slingrande flod av starka västliga vindar runt norra halvklotet, cirka sju mil över jordens yta, nära höjden där jetplan flyger.

Jetströmmen finns hela året, och ansvarar för att skapa och styra hög- och lågtryckssystem som ger oss vårt vardagsväder:stormar och blå himmel, varma och kalla perioder. Långt ovanför jetströmmen, cirka 30 miles över jorden, är den stratosfäriska polära virveln. Denna vindflod ringlar också nordpolen, men bildas bara under vintern, och är vanligtvis ganska cirkulär.

Båda dessa vinddrag finns på grund av den stora temperaturskillnaden mellan det kalla Arktis och varmare områden längre söderut, känd som mellanbreddgrader. Ojämn uppvärmning skapar tryckskillnader, och luftflöden från högtrycks- till lågtrycksområden, skapar vindar. Den snurrande jorden vänder sedan vindarna åt höger på norra halvklotet, skapa dessa bälten av westerlies.

Varför kall luft störtar söderut

Utsläpp av växthusgaser från mänskliga aktiviteter har värmt jorden med cirka 1,8 grader Fahrenheit (1 C) under de senaste 50 åren. Dock, Arktis har värmts upp mer än dubbelt så mycket. Förstärkt arktisk uppvärmning beror främst på dramatisk avsmältning av is och snö under de senaste decennierna, som exponerar mörkare hav och landytor som absorberar mycket mer av solens värme.

På grund av den snabba uppvärmningen av Arktis, temperaturskillnaden mellan nord och syd har minskat. Detta minskar tryckskillnaderna mellan arktiska och medelstora breddgrader, försvagande jetströmsvindar. Och precis som långsamma floder vanligtvis tar en slingrande väg, en långsammare strömmande jetström tenderar att slingra sig.

Stora nord/sydliga vågor i jetströmmen genererar vågenergi i atmosfären. Om de är vågiga och ihållande nog, energin kan färdas uppåt och störa den stratosfäriska polära virveln. Ibland blir denna övre virvel så förvriden att den delar sig i två eller flera virvlande virvlande virvlar.

Dessa "dotter" virvlar tenderar att vandra söderut, tar med sig sin mycket kalla luft och lämnar efter sig ett varmare än normalt Arktis. En av dessa virvlar kommer att sitta över Nordamerika den här veckan, levererar benhårda temperaturer till stora delar av landet.

Djupa fryser i en värmande värld

Splittringar i den stratosfäriska polära virveln sker naturligt, men ska vi förvänta oss att se dem oftare tack vare klimatförändringar och snabb uppvärmning av Arktis? Det är möjligt att dessa kalla intrång kan bli en mer regelbunden vinterhistoria. Detta är ett hett forskningsämne och är på intet sätt avgjort, men en handfull studier ger övertygande bevis för att den stratosfäriska polära virveln håller på att förändras, och att denna trend kan förklara anfall av ovanligt kallt vinterväder.

Utan tvekan kommer denna nya polarvirvelattack att släppa lös nya påståenden om att global uppvärmning är en bluff. Men denna löjliga uppfattning kan snabbt skingras med en titt på förutspådda temperaturavvikelser runt om i världen under början av denna vecka. Loben av kall luft över Nordamerika är långt uppvägd av områden på andra håll i USA och över hela världen som är varmare än normalt.

Symtom på ett förändrat klimat är inte alltid uppenbara eller lätta att förstå, men deras orsaker och framtida beteenden hamnar allt mer i fokus. Och det är klart att ibland, att klara av den globala uppvärmningen innebär att beväpna oss med extra halsdukar, vantar och långkalsonger.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.