Pozdravljena Manca. Čestitke ob zaključku študija. V svoji magistrski nalogi se posvečaš možnemu vplivu povečane količine toplogrednih plinov na polarni vrtinec v stratosferi – plasti atmosfere med približno 10 in 50 km. Tvoja naloga sodi na področje stratosferske dinamike. Naslov tvoje magistrske naloge je “Polarni vrtinec v stratosferi pod vplivom različnih podnebnih scenarijev,” oziroma “The stratospheric polar vortex under future climate change scenarios,” ker si nalogo pisala v angleškem jeziku. Nalogo si opravila pod mentorstvom doc. dr. Gregorja Skoka (FMF) in somentorstvom dr. Khalila Karamija (Univerza v Leipzigu, Nemčija).
Prosim, da na kratek in poljuden način predstaviš ozadje in raziskovalno vprašanje tvoje naloge.
Pozdravljena, hvala za izrečene čestitke. Kot je že razvidno iz naslove magistrske naloge, sem v svojem delu preučevala stratosferski polarni vrtinec pod vplivom različnih podnebnih scenarijev. Izraz polarni vrtinec najpogosteje predstavlja območje hladnega polarnega zraka in nizkega tlaka, ki obdaja pol in ga omejujejo močni zahodni tokovi. V Zemljini atmosferi lahko najdemo dva različna polarna vrtinca, enega v troposferi in drugega v stratosferi. Troposfera je prva in najnižja plast Zemljine atmosfere, ki sega nekje do 13 km. Nad njo se razteza stratosfera, druga plast Zemljine atmosfere. V njej najdemo plast ozona, ki je nadvse pomembna zaradi absorpcije UV sevanja.
Medtem, ko troposferski polarni vrtinec obstaja skozi celotno leto, se stratosferski polarni vrtinec pojavi le v zimskih mesecih, kot posledica temperaturnih gradientov med srednjimi zemljepisnimi širinami in polom. Razpad stratosferskega polarnega vrtinca je predstavljen z obratom zonalnih vetrov (vetrov vzporednih ekvatorju) in ga imenujemo dogodek nenadnega segrevanja stratosfere (SSW). Ta je običajno povezan s hitrim segrevanjem polarne stratosfere. Stratosferski polarni vrtinec razpade vsako pomlad, ko sonce ponovno posije na pol in se začnejo temperature dvigati. Včasih pa se zgodi tudi, da stratosferski polarni vrtinec razpade že sredi zime, kar imenujemo večji medzimski SSW dogodek.
Čeprav sta si polarna vrtinca med seboj različna in nista neposredno povezana, lahko oba v nekaterih okoliščinah igrata vlogo pri ekstremnih vremenskih dogodkih na površini Zemlje. Približno 40% vseh vdorov ekstremno hladnega zraka v Evropo naj bi namreč povzročila oslabitev stratosferskega polarnega vrtinca. Zaradi vplivov stratosferskega polarnega vrtinca na vreme in podnebje, je tako raziskovanje njegove spremenljivosti v različnih podnebnih razmerah zelo pomembno.
Dandanes je življenje na zemlji vse bolj pod vplivom globalnega segrevanja, ki predstavlja povišanje povprečne temperature na Zemlji, zaradi povišane količine izpustov toplogrednih plinov. Globalno segrevanje vpliva tudi na polarna vrtinca. Iskanje alternativnih virov energije, ki bi zmanjšali človekovo odvisnost od fosilnih goriv, poteka že nekaj časa, vendar se zdi, da transformacija energetskega sistema napreduje prepočasi, da bi se z njo uspeli izogniti nevarnosti podnebnih sprememb. Zato znanstveniki iščejo tudi načine namernega poseganja v naravne sisteme Zemlje in poskušajo na tak način zmanjšati posledice povišane količine toplogrednih plinov. Ta proces se imenuje geoinženiring.
Obstaja več različnih tehnik geoinženiringa, ena od njih so stratosferski aerosoli. Ta tehnika predstavlja vbrizgavanje mikroskopskih delcev v stratosfero, da odbijejo del sončne svetlobe, preden ta doseže površje Zemlje in s tem zmanjšujejo količino prejetega sončnega sevanja. Takšna tehnika je bila predvidena tudi v numerični simulaciji GLENS, ki sem jo uporabila za analizo stratosferskega polarnega vrtinca v magistrski nalogi.
V svojem delu sem opazovala stratosferski polarni vrtinec (z rahlim poudarkom na severno poloblo) v treh različnih podnebnih scenarijih. Prvi je predstavljal današnje podnebje, drugi podnebje v prihodnosti, v primeru, da ne zmanjšamo količine izpustov toplogrednih plinov, zadnji pa podnebje z geoinženiringom.
Kakšni pa so glavni rezultati in ugotovitve do katerih si prišla?
Da bi določili spremembe v stratosferskem polarnem vrtincu smo se najprej odločili opazovati polja povprečne temperature in povprečnega vetra ter polja potencialne vrtinčnosti. Potencialna vrtinčnost je precej kompleksna količina, ki opisuje rotacijo v plasti zraka, v povezavi z debelino te plasti. Opazovali smo tudi pogostost večjih med zimskih SSW dogodkov in povprečni datum nastopa končnega razpada stratosferskega polarnega vrtinca na severni polobli. Nazadnje smo se osredotočili še na lokacijo središča in roba stratosferskega polarnega vrtinca na severni polobli.
Zanimivo je, da za oba prihodnja podnebna scenarija stratosferski polarni vrtinec na severni polobli postaja močnejši. Posledično smo opazili tudi zmanjšano frekvenco razpadov stratosferskega polarnega vrtinca med zimo, kar namiguje na manjšo možnost vdorov hladnega zraka proti nižjim zemljepisnih širinam na površju. Opazili smo tudi, da se središče stratosferskega polarnega vrtinca na severni polobli premika bolj proti evrazijski celini.
V naši analizi smo zagotovo našli nekaj sprememb v spremenljivosti stratosferskega polarnega vrtinca v obeh prihodnjih podnebnih scenarijih, vendar je bilo za večino teh sprememb ugotovljeno, da niso statistično značilne. To nam pove, da so spremembe zaradi notranje variabilnosti stratosferskega polarnega vrtinca, dejansko večje od sprememb zaradi povišane količine izpustov toplogrednih plinov ali geoinženiringa.
Hvala za odgovore in veliko sreče še naprej
Povezava na PDF magistrske naloge
Intervju izvedla: asist. dr. Katarina Kosovelj
