Het weer is een lastige wetenschap, vooral op zeer grote hoogten, met een mix van plasma en neutrale deeltjes.

Bij plotselinge opwarming van de stratosfeer (SSW's) - grote meteorologische verstoringen die verband houden met de polaire vortex waarin de temperatuur van de polaire stratosfeer toeneemt als deze wordt beïnvloed door de wind rond de pool - wordt de polaire vortex verzwakt. SSW's hebben ook grote atmosferische effecten op grote afstanden, veranderingen veroorzaken in de hemisfeer tegenover de locatie van de oorspronkelijke SSW - veranderingen die zich helemaal uitstrekken tot de bovenste thermosfeer en ionosfeer.

Een studie gepubliceerd op 16 juli in Geofysische onderzoeksbrieven Larisa Goncharenko en collega's van het MIT Haystack Observatory onderzoeken de effecten van een recente grote Antarctische SSW op het noordelijk halfrond door veranderingen te bestuderen die zijn waargenomen in de bovenste atmosfeer boven Noord-Amerika en Europa.

In een door SSW veroorzaakte anomalie, veranderingen over de pool veroorzaken veranderingen in het tegenovergestelde halfrond. Deze belangrijke interhemisferische koppeling werd geïdentificeerd als drastische verschuivingen op hoogten van meer dan 100 km, bijvoorbeeld in metingen van het totale elektronengehalte (TEC) en variaties in de thermosferische O/N ₂ verhouding.

SSW's komen vaker voor boven het noordpoolgebied; deze veroorzaken TEC en andere gerelateerde anomalieën op het zuidelijk halfrond, en dus zijn er meer opmerkingen gemaakt over deze koppeling. Omdat de Antarctische SSW's minder vaak voorkomen, er zijn minder mogelijkheden om hun effecten op het noordelijk halfrond te bestuderen. Echter, de grotere dichtheid van TEC-observatielocaties op het noordelijk halfrond zorgt voor een nauwkeurige meting van deze bovenste atmosferische anomalieën wanneer ze zich voordoen.

In september 2019, een extreem, recordbrekende SSW-gebeurtenis vond plaats boven Antarctica. Goncharenko en collega's vonden na deze gebeurtenis significante resulterende veranderingen in de bovenste atmosfeer op de middelste breedtegraden boven het noordelijk halfrond; voor deze regio zijn meer waarnemingen beschikbaar dan op het zuidelijk halfrond. De veranderingen waren niet alleen opmerkelijk in ernst, maar ook omdat ze beperkt zijn tot een smal (20-40 graden) lengtebereik, verschillen tussen Noord-Amerika en Europa, en lang aanhouden.

In de bovenstaande figuur is rode gebieden geven aan waar de TEC-niveaus in de middag over Noord-Amerika en Europa worden verschoven; rood geeft een toename aan van maximaal 80 procent ten opzichte van de reguliere basisniveaus, en blauw geeft een afname aan tot -40 procent ten opzichte van normale niveaus. Deze TEC-verschuiving hield in september 2019 aan in het westen van de Verenigde Staten, maar was van korte duur boven Europa, geeft aan dat er verschillende mechanismen in het spel zijn.

De auteurs suggereren dat een verandering in de thermosferische zonale (oost-west) winden een reden zijn voor de variatie tussen regio's. Een andere factor zijn verschillen in magnetische declinatiehoeken; in gebieden met een grotere declinatie, de zonale winden kunnen plasma efficiënter naar hogere of lagere hoogten transporteren, leidend tot de opbouw of uitputting van de plasmadichtheid.

Er is meer onderzoek nodig om de precieze mate te bepalen waarin deze factoren de koppeling tussen polaire stratosferische gebeurtenissen en de nabije aarde op het andere halfrond beïnvloeden. Deze studies blijven een uitdaging, gezien de relatieve zeldzaamheid van Antarctische SSW's en de schaarse beschikbaarheid van ionosferische gegevens op het zuidelijk halfrond.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.