Het is nu een betrouwbare gebeurtenis:elke keer dat we hier in de Verenigde Staten een koude gebeurtenis hebben, twee openbare gesprekken beginnen, die beide de term 'polaire vortex' gebruiken. Degenen die wantrouwend staan ​​tegenover de realiteit van klimaatverandering en volharden in het noemen van het 'opwarming van de aarde', beweren dat deze polaire vortex-gedreven koude gebeurtenissen het bewijs zijn dat de opwarming nepnieuws is. Andere mensen weten dat het poolijs aan het verdwijnen is, terwijl deze polaire vortexgebeurtenissen zich lijken te vermenigvuldigen en versterken. Het klimaat, mensen zeggen, loopt gewoon uit de hand. Maar nieuwe ontwikkelingen in klimaatonderzoek geven steeds meer inzicht in de veranderingen die we zien.

Yutian Wu, een universitair hoofddocent onderzoek bij Lamont-Doherty Earth Observatory en een Center for Climate and Life Fellow, is een wetenschapper die bijdraagt ​​aan ons begrip van deze gebeurtenissen.

Wu is een klimaatmodelleur. Klimaatgegevens kunnen een verband aantonen tussen klimaatgebeurtenissen en hun ogenschijnlijke drijfveren. Anderzijds, klimaatmodellen, omdat ze vertrouwen op de wetten van de fysica om het gedrag van de omgeving na te bootsen, kan een oorzakelijk verband leggen tussen waargenomen veranderingen in het milieu en klimaatgebeurtenissen.

Wu en haar collega's hebben aangetoond dat afname van het zee-ijs in de Barentsz- en Karazee (BKS) ten noorden van West-Rusland een afname van de atmosferische drukgradiënt veroorzaakt die zich uitstrekt tot in de stratosfeer. Dit vermindert de kracht van de straalstroom die het bekken omringt en zorgt ervoor dat polaire lucht uit het Arctische bekken kan breken en neerdalen op Eurazië en de Noord-Atlantische Oceaan. Door dit onderzoek is het is misschien mogelijk om te voorspellen wanneer er een bijzonder koude winter komt naar Noord-Europa en Azië. Gezien de menselijke en economische kosten van zeer koud weer, dit is wetenschap met meetbare waarde.

Wu's werk laat zien hoe de opwarming die plaatsvindt op de lage en middelhoge breedtegraden ertoe leidt dat koude lucht uit het noordpoolgebied breekt. "De BKS-regio staat al jaren bekend als gevoelig, " Wu zei in een recent interview. "Het zee-ijs varieert daar sterk van jaar tot jaar vanwege het binnendringen van vocht in verband met stormactiviteit boven de Noord-Atlantische Oceaan. Wanneer de Noord-Atlantische Oceaan warmer is dan normaal, het zorgt ervoor dat de zee-ijsbedekking afneemt."

De ringvormige zone van abrupte atmosferische drukverandering die de omtrek van de Noordelijke IJszee omringt en meestal de koude lucht binnenhoudt, wordt de Arctische Oscillatie (AO) genoemd. In de zogenaamde positieve fase, het vormt een effectieve barrière, Arctische luchtmassa's boven het Arctische bekken houden. In de negatieve fase, westenwinden in de hoge middenbreedten zijn zwakker en laten de Arctische kou naar het zuiden doordringen. Het fenomeen wordt een oscillatie genoemd omdat het systeem wisselt tussen positieve en negatieve fasen.

Wu en haar onderzoeksgemeenschap ontdekten dat de afname van de zee-ijsbedekking in het BKS-gebied en de daarmee gepaard gaande opwarming van de bovenliggende atmosfeer door de warmte die vrijkomt uit de blootgestelde oceaan, de stratosferische polaire vortex verzwakt, en de "neerwaartse invloed" van de stratosfeer naar de troposfeer verzwakt de keerwandeigenschappen van de AO. Eerdere studies keken naar veranderingen in de AO zonder het effect op extreme weersomstandigheden op de middelste breedtegraad te beoordelen.

Wu en haar collega's ontdekten ook dat, hoewel het grootste verlies van Arctisch zee-ijs plaatsvindt tijdens de late herfst en vroege winter, de effecten op de weersextremen op de AO en de gemiddelde breedtegraad houden de hele winter aan vanwege de lange tijdschaal van de stratosferische processen. Hun modelleringsstudies hebben het potentieel om de seizoensvoorspelling van koude gebeurtenissen op de middelste breedtegraad boven de Noord-Atlantische Oceaan en Eurazië te verbeteren.

Recenter, Wu werkte samen met afgestudeerde student Bithi De om de invloed van BKS-ijs op de Noord-Atlantische Oscillatie (NAO) te onderzoeken, de Noord-Atlantische sector van de AO. "De AO wordt meestal als zonaal symmetrisch beschouwd, "Wu zei, "maar dat is het niet. De NAO is speciaal, en het heeft een aanzienlijke invloed op de Noord-Atlantische Oceaan en Europa."

De NAO bevindt zich in een positieve fase wanneer de drukgradiënt tussen de IJslandse laag en de Azoren hoog groot is, waardoor de westenwind krachtig is. Zoals Wu het uitlegde, de sterke westenwinden dringen het subarctische gebied binnen en drijven het warme oppervlaktewater van de Golfstroom/Noord-Atlantische Drift naar dat gebied, het smelten van het zee-ijs in de Barentsz- en Karazee. Maar dit levert een negatieve feedback op - de verzwakking van de westelijke wind en de AO - die de NAO in een negatieve fase brengt. Dit laatste wordt geassocieerd met bijzonder koude winters in zowel Noordwest-Europa als het noordoosten van de Verenigde Staten, evenals hevige winterse regenstormen in de Middellandse Zee. Wu en De ontdekten dat het belangrijk was om een ​​aanzienlijk deel van de stratosfeer in hun model op te nemen om uitbraken van koude lucht na te bootsen als reactie op de achteruitgang van het zee-ijs.

Er blijven vragen, echter. "Zee-ijs is slechts één proces dat de NAO beïnvloedt, " zei Wu. "Iets anders zorgt ervoor dat het weer van negatief naar positief gaat."

Wu is nog steeds begin 30. Ze moet nog veel meer modelexperimenten uitvoeren om haar hypothesen te testen en voor haar onderzoek. Ze voltooide haar Ph.D. in Colombia in 2011, bekleedde functies aan de NYU en Purdue University, en keerde in 2017 terug naar Columbia om bij Lamont te werken.

"We hebben een vrij grote groep klimaatwetenschappers om de effecten van klimaatverandering te bestuderen, en het is een zeer collaboratieve omgeving met onderzoekswetenschappers, post docs, en afgestudeerde studenten, ' zei Wu.

Als een Centrum voor Klimaat en Leven Fellow, Wu krijgt gedeeltelijke steun voor haar onderzoek. "De financiering van het Centrum heeft me de kans gegeven om het probleem van de verbinding tussen de Noordpool en de middelste breedtegraden moediger te onderzoeken, "Zei Wu. "Het is ook een geweldige kans om een ​​aantal analyses uit te werken die me zouden helpen om in de toekomst externe financiering aan te vragen."

Toen haar de voor de hand liggende vraag werd gesteld, "Dus, worden onze huidige polaire vortex-gebeurtenissen in de VS veroorzaakt door dit fenomeen?" Wu grinnikte en zei:'Waarschijnlijk niet. Het systeem van de aarde werkt op een veel complexere manier dan een enkel mechanisme.'