Förhållanden som sågs under Alaskan Ridge-regimen - som är förknippad med de mest extrema, utbredd kyla i Nordamerika. Kredit:Simon Lee
Vintervädermönster i Nordamerika dikteras av förändringar i polarvirvelvindarna högt uppe i atmosfären, men de mest betydande köldknäpparna är mer sannolikt påverkade av tropikerna, forskare har funnit.
Ett team ledd av University of Reading genomförde den första studien någonsin för att identifiera hur de fyra huvudsakliga vintervädermönstren i Nordamerika beter sig beroende på styrkan hos den stratosfäriska polarvirveln. Detta är ett band av vind och lågtryck som cirklar Arktis på höjder av 10-50 km, fångar kall luft inuti.
Det är redan väl etablerat att virvelvindstyrkan påverkar vädret i Europa och Asien, och studien visade att det också har en stark effekt på tre av de fyra huvudsakliga vintervädermönstren i Nordamerika, ger prognosmakare ett extra verktyg för att förstå potentiellt påverkande väder under vintern.
Studien, publiceras i Geofysiska forskningsbrev , avslöjade också att till skillnad från i Europa, de mest extrema köldknäpparna som påverkar hela Nordamerika är inte mest sannolikt att inträffa efter en svag virvel. Istället, Vortexens form och förhållandena i tropikerna identifierades som starkare influenser av dessa förhållanden.
Simon Lee, Atmosfärsforskare vid University of Reading och huvudförfattare till studien, sa:"Trots att de mest extrema köldknäpparna som upplevts i Nordamerika ofta beskrivs som "polära virvelutbrott, ' vår studie tyder på att vortexstyrka inte bör betraktas som en orsak.
"Vi vet att en försvagad polarvirvel tillåter kall luft att strömma ut från Arktis över Europa och Asien, men vi fann att detta överraskande nog inte är fallet på andra sidan Atlanten.
De fyra amerikanska väderregimerna (medsols från övre vänster):Pacific Trough, Arctic High, Alaskan Ridge, Arctic Low. Rött indikerar varmare förhållanden och blå kallare förhållanden Kredit:Simon Lee
"Faktiskt, vårt arbete föreslår att vi faktiskt borde se söderut till förhållandena runt ekvatorn, snarare än norrut till Arktis, för orsakerna till dessa utbredda frysförhållanden i Nordamerika.
"Våra resultat avslöjade att den polära virvelstyrkan ger användbar information om sannolikheten för de flesta vädermönster över USA och Kanada längre i förväg, inklusive vissa potentiellt störande temperaturförändringar eller kraftigt regn. Ju mer exakt information befolkningen har om kommande väderförändringar, desto bättre kan de förbereda sig."
En av de tydligaste föreslagna effekterna av en stark virvel var en 10-15% sannolikhet för extremt kalla förhållanden i västra delarna av Nordamerika, inklusive Alaska, men mildare förhållanden i centrala och östra delar av USA.
Ett annat vädermönster som oftast följer neutrala eller starka virvelvindhastigheter ger temperaturer 5°C över normalt och blötare väder i östra USA.
Undantaget i resultaten var att vädermönstret förknippade med den största chansen för den mest utbredda extrema kylan i Nordamerika, där medeltemperaturen i centrala USA är mer än 5°C under det normala, visade sig inte ha ett starkt beroende av en svagare virvel, som det gör i Europa.
De fann att utbredd extrem kyla är vanligare när ett område med högt tryck sträcker sig upp till Alaska, och polarvirveln sträcker sig ner mot Nordamerika - och trycker kall arktisk luft söderut i den lägre atmosfären.
Forskarna säger att stratosfärens inverkan på vädermönster, samt hur detta interagerar med långsiktiga vädermönster i tropikerna som El Niño, bör studeras vidare och införlivas i prognoser för att förbättra deras noggrannhet.
