En ny studie visar att frekvensen av polarvirvelavbrott som är mest gynnsam för extremt vinterväder i USA ökar, och att den arktiska förändringen sannolikt bidrar till den ökande trenden. Leds av Atmospheric and Environmental Research (AER), University Massachusetts Lowell och Hebrew University of Jerusalem, studien publiceras i numret den 3 september av Vetenskap .

Analysen visar att ett relativt obskyrt svagt eller stört tillstånd av den stratosfäriska polära virveln, där det får ett utsträckt utseende snarare än det mer typiska cirkulära utseendet, har ökat under satelliteran (efter 1979). Extremt vinterväder i USA är vanligare när polarvirveln sträcks ut. Både observationsanalys och numeriska modelleringsexperiment visar att förändringar i Arktis, inklusive accelererad uppvärmning, smältande havsis och ökande sibiriska snöfall, är gynnsamma för att sträcka ut polarvirveln följt av extremt vinterväder i Nordamerika öster om Klippiga bergen. En sådan händelsekedja inträffade i februari 2021, när en utsträckt polarvirvel föregick den destruktiva och dödliga köldvågen från Texas.

Under de senaste tre decennierna, Arktis har upplevt den största klimatförändringen någonstans på jorden, inklusive snabbt stigande temperaturer, smältande havsis, minskande vårens snötäcke, och höstens snötäcke ökar. Snabb arktisk uppvärmning i förhållande till resten av jordklotet kallas arktisk förstärkning. I vilken utsträckning dessa snabba förändringar i Arktis påverkar medelbreddsvädret har blivit ett ämne för livlig debatt av klimatforskare och populärt i pressen.

"Publiceringen av tidningen är särskilt läglig med tanke på den extrema vintern 2020/21:rekordvarmt Arktis, låg arktisk havsis, djup sibirisk snö, en utdragen och komplex polär virvelavbrott, rekordstor kyla i USA, Europa och Asien, störande snöfall i Europa och USA och framför allt den rekordslagna och möjligen aldrig tidigare skådade kombinationen av kyla och snö i Texas, sade Dr Judah Cohen, chef för säsongsprognos vid AER och huvudförfattare till studien.

Cohen tillägger att "förra vintern värmde den svåra köldvågen över Texas upp debatten om huruvida klimatförändringar kan bidra till strängare vinterväder med de som argumenterade för och emot. studier som stöder eller motbevisar den fysiska kopplingen mellan klimatförändringar och köldvågen i Texas och andra senaste hårda vinterväderhändelser i USA existerar inte, tills nu. Studien ger också varnande bevis för att en värmande planet inte nödvändigtvis kommer att skydda oss från de förödande effekterna av hårt vinterväder."

Uppsatsen presenterar en fysisk mekanism för hur klimatförändringar i allmänhet och arktiska förändringar i synnerhet bidrar till strängare vinterväder trots ett övergripande uppvärmande klimat som inte har beaktats tidigare. De flesta teorier om kopplingen mellan arktisk förstärkning och vinterväder på mitten av latituden hävdar att vägen antingen går genom en vågig jetström eller plötslig stratosfärisk uppvärmning, som är de största och oftast studerade störningarna i polarvirveln. Denna studie ger övertygande bevis för att det starkaste sambandet mellan det arktiska vädret och vädret på medellatitud, åtminstone i USA, kan vara genom denna mindre kända och svagare "sträckta" störning av polarvirveln.

Dessa extrema vinterväderhändelser börjar när en våg av högtryck mellan norra Europa och Ural och lågtryck över östra Asien genomgår förstärkning. En sådan förstärkning kan framtvingas av observerade arktiska förändringar under höstsäsongen, och specifikt genom att smälta havsisen i Barents-Karahavet och tyngre snöfall över Sibirien. Överskottsenergin från den eurasiska vågen studsar eller reflekteras från polarvirveln och absorberas i en liknande nordamerikansk våg med högt tryck över Alaska och norra Stilla havet och lågtryck över östra Nordamerika, orsakar snabb vågförstärkning. När atmosfäriska vågor förstärks, extremt väder är mer troligt.

UMass Lowell Environmental, Earth and Atmospheric Sciences Prof. Mathew Barlow, en medförfattare till studien, tillade att "syntesen av både observationsanalys och datormodellexperiment är en särskild styrka i denna studie och ökar avsevärt vårt förtroende för resultaten. Den dynamiska vägen som utforskas här - från klimatförändringar på ytan i Arktis upp till den polära stratosfären och sedan tillbaka ner till ytan i USA – lyfter fram ett exempel på det breda utbudet av effekter som klimatförändringar kan ha."

Israelisk kollaboratör Prof. Chaim Garfinkel, hebreiska universitetet i Jerusalem, avslutar "Det har funnits en långvarig motsägelse mellan en uppenbar ökning av kalla extremer på vintern på medelbreddgrader även när temperaturerna globalt värms upp. Den här studien hjälper till att lösa denna motsägelse och framhåller att en uppenbar ökning av sådana medelbreddgrader på vintern inte bör vara används som en ursäkt för att fördröja att vidta akuta åtgärder för att minska utsläppen av växthusgaser."