Vdori hladnega zraka in subtropske toplote: podnebni vrtinci zaznamujejo evropsko vreme

Polarni stratosferski oblaki (PSC): Mavrični plašč, ki skriva nevarnost za Zemljino zaščitno plast

Na nebu nad polarnimi območji se občasno pojavi hipnotičen spektakl: oblaki, ki blestijo v biserne barve, prepletene z mavričnimi odtenki turkizne, rožnate in zlate. Ti tako imenovani polarni stratosferski oblaki (PSC) so eden najbolj čarobnih atmosferskih pojavov, a njihova lepota skriva temno skrivnost. Prav ti oblaki igrajo ključno vlogo pri nastanku ozonskih lukenj, ki ogrožajo življenje na Zemlji. Njihova zgodba je prepletena s podnebjem, kemijo in človekovim vplivom na planet.

Polarni stratosferski oblaki se oblikujejo v stratosferi, plasti atmosfere med 15 in 25 kilometri nad zemeljsko površino, kjer temperature redko padejo pod -78 °C. Takšni ekstremni pogoji omogočajo nastanek mikroskopskih ledenih kristalov ali kristalov dušikovega trihidrata (HNO₃·3H₂O), ki sestavljajo te oblake. Za razliko od troposferskih oblakov, ki nastajajo mnogo niže, so PSC-ji redki in vidni le pozimi nad Arktiko ali Antarktiko, občasno pa jih opazimo tudi nad severno Evropo ali Kanado. Njihova perlasta tekstura je posledica loma sončne svetlobe na ledenih kristalih, kar ustvarja optični fenomen, podoben površini školjk. Kljub temu, da privlačijo fotografije in navdušujejo opazovalce, so ti oblaki neposredno povezani z enim najresnejšim okoljskim problemom 20. stoletja: uničevanjem ozonske plasti.

Diagram prikazuje, kako ultravijolično (UV) sevanje in klorofluoroogljikovodiki (CFC) skupaj prispevajo k razgradnji ozonske plasti. UV-svetloba razbije molekule ozona (O₃) v kisik (O₂) in sprosti klor, ki katalizira nadaljnje uničenje ozona. Ta proces zmanjšuje zaščitno ozonsko plast, kar povečata nevarnost škodljivega UV-sevanja na Zemlji.

Ozonosfera, plast stratosfere z visoko koncentracijo ozona (O₃), deluje kot ščit, ki absorbira večino sončevega ultravijoličnega (UV-B) sevanja. Brez nje bi UV-B žarki povečali tveganje za kožne rake, poškodovali rastlinstvo in motili morski ekosistem. V 1980-ih so znanstveniki odkrili, da se koncentracija ozona nad Antarktiko vsako pomlad drastično zmanjša, kar so poimenovali “ozonska luknja”. Glavni krivec tega pojava so klorofluorogljikoli (CFC), kemične spojine, ki jih je človeštvo desetletja uporabljalo v hladilnikih, aerosolih in penah. Ko CFC-ji dosežejo stratosfero, jih sončna svetloba razgradi na klorove atome, ki nato uničujejo ozon. A ključno vprašanje je bilo: zakaj se ta proces najbolj pospeši ravno nad poloma? Odgovor je skrit v polarnih stratosferskih oblakih.

Shematski prikaz kemijskih reakcij razgradnje ozona (O3) v stratosferi. Zgornji del sheme prikazuje procese brez prisotnosti polarnih stratosferskih oblakov, kjer se klor (Cl) v največji meri veže v ‘rezervoarje’ CIONO2 in HCl. Spodnji del sheme prikazuje procese, ki se odvijajo na površini polarnih stratosferskih oblakov, kjer prihaja do sproščanja klora (Cl) in pospešene razgradnje ozona.

Ko temperatura v stratosferi pade pod -78 °C, nastanejo PSC-ji, ki služijo kot katalizator za uničenje ozona. Na površini ledenih kristalov potekajo heterogene kemijske reakcije – procesi, v katerih trdne površine pospešijo pretvorbo stabilnih klorovih spojin (npr. klorov dušikov oksid, ClONO₂) v aktivne oblike klora (Cl₂). Ko se spomladi nad poloma pojavijo prvi sončni žarki, ta klor razpade pod vplivom UV svetlobe na klorove radikale (Cl), ki nato v verižni reakciji razgrajujejo ozon. Vsak klorov atom lahko uniči na tisoče molekul ozona, preden se deaktivira. Brez PSC-jev bi klor ostal ujet v kemijsko neaktivne spojine, kar bi znatno upočasnilo uničevanje ozona. Prav zaradi tega so polarni oblaki ključni element v enačbi ozonske luknje.

Vprašanje, zakaj so PSC-ji tako nevarni kljub svoji lepoti, je tesno povezano z njihovo naravo. Njihov nastanek zahteva ekstremno nizke temperature, ki jih povzroča tako imenovani polarni vrtinec (polar vortex) – močno vrtenje hladnega zraka nad poloma pozimi. Ta vrtinec ohranja stratosfero izolirano in hladno, kar podaljšuje obdobje, v katerem lahko PSC-ji delujejo kot “tovarne” aktivnega klora. Ko se spomladi vrtinec oslabi in temperature narastejo, PSC-ji izginejo, a takrat je že prišlo do masivnega uničenja ozona. Najbolj znana primer je antarktična ozonska luknja, ki vsako leto doseže vrhunec med septembrom in oktobrom. Leta 2023 je bila njena površina ocenjena na približno 23 milijonov kvadratnih kilometrov, kar je nekoliko manj od povprečja zadnjih desetletij, vendar se je luknja zaprla pozneje kot običajno, kar poudarja vpliv podnebnih sprememb na dinamiko stratosfere.

Polarni stratosferski oblaki nad Švedsko 31. decembra 2019

Zanimivo je, da se ozonske luknje ne pojavljajo le nad Antarktiko. Leta 2020 je satelitsko spremljanje razkrilo izjemno veliko ozonsko luknjo nad Arktiko, kar je bilo največje krčenje ozona na severni polobli doslej. Razlog za to je bil posebej močan in stabilen polarni vrtinec, ki je povzročil trajnejše nizke temperature v stratosferi. Kljub temu so arktične ozonske luknje redkejše, ker so temperature na severu običajno višje zaradi toplejših oceanov in bolj razgibanega vzorca vetrov.

Novembra 2023 je evropski projekt Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) objavil, da se je antarktična ozonska luknja začela zapirati pozneje kot v prejšnjih letih, kar deloma pripisujejo vplivom podnebnih sprememb na stratosferske vzorce. Medtem ko se koncentracije CFC-jev počasi zmanjšujejo zahvaljujoč Montrealskemu protokolu (1987), ki je prepovedal proizvodnjo teh snovi, ostaja vprašanje, kako bodo segrevanje atmosfere in spremembe v cirkulaciji zraka vplivale na prihodnost PSC-jev. Nekatere študije nakazujejo, da bi lahko zmanjšanje emisij toplogrednih plinov povzročilo ohlajanje stratosfere, kar bi posledično podaljšalo sezono za nastanek PSC-jev. To bi lahko za nekaj desetletij upočasnilo okrevanje ozonske plasti, kljub upadanju CFC-jev.

Vendar obstajajo tudi optimistični podatki. Po ocenah Organizacije Združenih narodov naj bi se ozonska plast do leta 2060 popolnoma obnovila na ravni pred letom 1980, če se bodo države držale dogovorov Montrealskega protokola. To je dokaz, da lahko globalno sodelovanje ublaži ekološke krize. Medtem pa sateliti, kot je NASA-in CALIPSO, nenehno spremljajo stanje stratosfere, da bi znanstveniki lahko napovedovali spremembe v ozonski plasti in razumeli interakcijo med PSC-ji, podnebnimi spremembami in človekovimi dejavnostmi.

Za navadnega opazovalca so polarni stratosferski oblaki čudež narave, ki spominja na abstraktne slike. A njihova prisotnost je tudi opomnik, da so najlepši pojavi včasih tisti, ki skrivajo največje izzive. Ko bomo naslednjič zagledali fotografije teh mavričnih oblakov, si lahko ob istem času predstavljamo nevidno bitko med klorovimi atomi in molekulami ozona – bitko, v kateri ima človeštvo s svojimi odločitvami moč spremeniti izid.

Vdori hladnega zraka in subtropske toplote: podnebni vrtinci zaznamujejo evropsko vreme

Danes nas je doseglo višinsko jedro hladnega zraka, ki povečuje vertikalno nestabilnost atmosfere in s tem spodbuja nastanek konvektivnih padavin, predvsem v obliki krajevnih ploh ali neviht. Zaradi segrevanja tal v popoldanskem času se konvekcija dodatno okrepi, kar pomeni, da so padavine najbolj verjetne in intenzivne v drugi polovici dneva. Šibek veter v višjih plasteh atmosfere omogoča počasno gibanje nevihtnih celic, kar lahko povzroči, da se v določenih lokalnih območjih v kratkem času pojavi večja količina padavin. Takšne razmere so povezane s počasnimi konvektivnimi sistemi, ki lahko povzročijo nenadne ekstremne vremenske pojave, kot so močnejše plohe, toča ali nevihte s močnejšimi sunki vetra. V teh situacijah se lahko ob nevihtah pojavijo močnejši nalivi, saj počasno premikanje nevihtnih celic omogoča, da se na določenem območju sprosti večja količina vlage.

Jutri bo pretežno oblačno, pojavljale se bodo krajevne plohe in nevihte, pojavljali se bodo nalivi, pihal bo jugozahodni veter, ob morju jugo, najvišje temperature bodo med 17 °C in 23 °C.

Doseglo nas je višinsko jedro hladnega zraka(vir weatherbell)

V petek bo sprva oblačno s padavinami in občutno hladneje, dež bo dopoldne od severa večinoma ponehal. Najpozneje na jugovzhodu, popoldne se bo ponekod delno zjasnilo, pihal bo severni veter na Primorskem burja, veter bo popoldne oslabel. Najvišje temperature bodo med 9 °C in 14 °C, na Primorskem do 18 °C.

Iznad Skandinavije se spušča višinsko dolina s hladnejšim zrakom, ki v srednjo atmosfero prinaša hladen zrak s polarnih območij. Na vzhodnem robu te doline se je že oblikovala hladna fronta. Ta fronta predstavlja linijo ločevanja med hladnim zrakom, ki prihaja s severa, in toplejšim zrakom, ki se nahaja na južni strani. Ker bo temperaturna razlika med hladnim in toplim zrakom postajala vse večja, bo ta fronta postajala močnejša in se začela hitreje premikati proti območju Alp. Hladna fronta bo Slovenijo dosegla v noči na petek. Ob prehodu fronte se bodo padavine okrepile, zapihal bo okrepljen severni veter, meja sneženja se bo spustila do okoli 1500m. Do petkovega popoldneva bo skupna količina verjetno ponekod presegla 150mm, največ padavin se pričakuje v zahodni polovici Slovenije.

V soboto bo večinoma sončno z hladnim jutrom, popoldne lahko nastanejo ponekod posamezne plohe, pihal bo severovzhodni veter, na Primorskem šibka do zmerna burja, najvišje temperature bodo med 16 °C in 21 °C.

Skupna količina padavin do petka(vir imweather)

Napoved za naprej se na meteoroloških izračunih spreminja iz zagona v zagon. To sem v svoji dolgoletni karieri napovedovanja že videl in ni nekaj novega. Dokler imamo en tak pojav(kaj šele več) kot je prehod fronte modeli težko natančno ocenijo njen vpliv na naše območje. Majhne spremembe na njeni poti lahko povzročijo velike razlike v končni napovedi. Ko nas petkov fronta preide, se vzpostavi bolj stabilen vremenski vzorec, pogosto z visokim tlakom, mirnejšim vetrom in manj oblačnosti. Takrat modeli dobijo nove podatke, kar omogoči popravke napovedi za naslednji teden s skoraj 80 % gotovostjo. Pri tem prednjači skupinski izračun evropskega modela preko katerega črpam srednjeročni napovedi. Po takem prehodu kot bo jutrišnji ostane hladnejši zrak še nekaj časa prisoten nad nami, ker se bo ozračje do noči na soboto umirilo je pričakovati kar mrzlo sobotno in nedeljsko jutro.

Sobotno jutro bo mrzlo za ta letni čas, kako stopinjo ali dve več bo v nedeljo

V nedeljo bo večinoma sončno s hladnim jutrom, popoldne se lahko pojavi tu in tam kakšna ploha, pihal bo severovzhodni vetetr, na Primorskem šibka burja, najvišje temperature bodo med 17 °C in 22 °C.

Drugače pa bo vikend kar stabilen s precej sonca in nekaj možnosti za krajevne plohe zlasti v severni polovici Slovenije, v nedeljo pa je možnost bistveno manjša.

V ponedeljek bo večinoma sončno, popoldne se lahko pojavi tu in tam kakšna ploha, pihal bo severovzhodni vetetr, na Primorskem šibka burja, najvišje temperature bodo med 18 °C in 23 °C.

Pozitivna faza Severnega atlantskega nihanja (NAO+), ki se pričakuje v zadnjih dneh maja, ima bistvene posledice za sinoptično sliko nad evropskim kontinentom. Ko je NAO v pozitivni fazi, je opazno okrepljeno islandsko ciklonalno polje v kombinaciji z močnim azorskim anticiklonom. V tem primeru se pogosto oblikujejo globlje ciklonske aktivnosti nad severnim Atlantikom. V tem primeru bo prišlo do razgradnje anticiklonskega polja nad severozahodno Evropo. Ta dinamična sprememba, ki jo spremljajo tudi vetrovi v višjih plasteh atmosfere, bo povzročila hitro odcepitev višinske doline proti Sredozemlju, po zahodni strani Alp. Višinska dolina je odgovorna za destabilizacijo atmosferskih razmer v nižjih slojih, obenem pa spodbuja vertikalno gibanje zračnih mas, kar je ključno za razvoj konvektivnih sistemov. Na območju Grčije in Balkana se bo oblikovala višinska dolina, kar bo povzročilo znatno povečan gradient zračnega tlaka. Ta povečanje tlakovnega gradienta pripomore k intenziviranju povratnega režima, ki vzpostavlja pogoje za transport vlažnega zraka iz bazena Črnega morja proti Balkanu in Sloveniji. Ta zračni tok prinaša povečano vlažnost in latentno toploto, kar ustvarja ugodne pogoje za konvekcijo. V teh pogojih lahko pričakujemo predvsem v torek in sredo, zlasti v popoldanskem času, razvoj krajevnih ploh in neviht. Prisotnost vlažnega zraka v kombinaciji z dnevnim ogrevanjem bo verjetno povzročila razvoj nevihtnega oblačnega sistema, ki lahko prinese tudi nekoliko močnejše krajevne nevihte, vendar treba počakati na visoko resolucijske modele.

Animacija(klikni sliko!) vdora višinskega jedra iz severnega dela Atlantika proti Sredozemlju

Nad Iberskim polotokom, kjer je letošnja pomlad zaznamovana s podpovprečnimi temperaturami zaradi prevladovanja hladnejših zračnih mas, je v teku pomembna sinoptična sprememba. Pod vplivom omenjenega azorskega anticiklona se bo ozračje postopno segrelo, saj začne ta atmosferski sistem, znan po svoji stabilnosti in obilici sonca, vplivati na regijo. Pričakovati je, da bo nastal omega blok ali toplotna kupola(o tem smo že pisali). Visok tlak v sredini (nad Azori in zahodnim Sredozemljem) povzroča, da se zrak spušča navzdol, stiska in segreva, kar preprečuje nastajanje oblakov in dežja. Omega blok bo prinesel vroč zrak iz Severne Afrike proti Španiji, kjer bodo temperature od ponedeljka naprej presegle 35 °C. Ker ta sistem preprečuje premike drugih vremenskih front, se bo toplota vsak dan kopičila, noči pa bodo ostale toplejše od običajnih.

Od ponedeljka naprej bodo v južnem delu Španije temperature presegle +35 °C

Zaradi postopnega slabljenja sistema nad vzhodnim Sredozemljem se bo omega blok, ki je doslej stabiliziral vreme nad zahodno Evropo, začel premikati proti vzhodu. Ta premik bo lahko omogočil širjenje višinskega anticiklona iz območja Iberskega polotoka proti Srednji in Vzhodni Evropi. S tem bo v začetku junija toplejši zrak iz severne Afrike in Sredozemlja začel prodirati tudi proti Alpam in na območje Slovenije. Advekcija subtropskega zraka vzdolž južnega roba anticiklona bo povzročila izrazit dvig temperatur, s čimer lahko pričakujemo prve poletno-vroče dni s temperaturami, ki bodo lokalno presegle 30 °C, vendar je še predaleč za resno napoved.

Vrednosti nad 580 dekametrov prinašajo zelo stabilno in toplo zračno maso