אב-נקודה סטרטוספירית יוצרת הפיכת פאזה חורפית של דפוס ה"ארקטיקה חמימה–אירואסיה קרה"

מדוע התנודות בין חום בארקטיקה לקור באירואסיה חשובות

אנשים ברחבי אירופה ואסיה שמים לב לתנודות חורפיות דרמטיות שמתרחשות בתדירות גבוהה יותר: בחודש אחד הארקטיקה נראית יוצאת דופן בחמימות בעוד סיביר רועדת מקור, ומאוחר יותר באותו חורף הדפוס מתהפך. שינויים אלה אינם סתם סקרנות לחובבי מזג אוויר; הם מעצבים את הביקוש לחימום, את בטחון האנרגיה, את החקלאות ואת הסיכון לגלי קור קיצוניים וסופות אבק. המחקר שואל שאלה שנראית מטעה בפשטותה אך בעלת השלכות מעשיות משמעותיות: האם ניתן לראות סימנים בגובה הרב של האטמוספירה שמתריעים שבועות מראש על ההיפוכים החורפיים האלה?

אטלס-מאוזן בין צפון לדרום

מדענים מתארים דפוס חוזר הנקרא "ארקטיקה חמימה–אירואסיה קרה", שבו האוויר העונתי מעל הארקטיקה חם מהרגיל בעוד אזורים נרחבים באירואסיה קרירים מהרגיל. מופע ההפך, "ארקטיקה קרה–אירואסיה חמימה", מופיע אף הוא. בעשורים האחרונים החורפים מציגים יותר ויותר מעבר חד בין שני המצבים האלה: החורף המוקדם עשוי להישלט על ידי דפוס אחד ובסוף החורף להיפוך חזק לדפוס השני. מאחר שהשלב המוקדם והשלב המאוחר נטרלים זה את זה בממוצעים עונתיים, הדרמה המלאה של התנודות מוסתרת בסטטיסטיקה המסורתית, אך בשטח הן מתבטאות במעברים פתאומיים מקור–חום ובסיכון מוגבר לקרות קור קיצוני במזרח אסיה ואפילו לסופות חול משמעותיות בעונת האביב בצפון סין.

מניע מוסתר מעל העננים

מעל מערכות מזג האוויר היומיומיות קיים הוורטקס הפולרי בסטרטוספירה, טבעת מהירה של רוחות שמקיפה את הארקטיקה בגבהים של עשרות קילומטרים. הוורטקס יכול לשנות צורה: לפעמים הוא מכווץ ונמשך הרחק ממגזר צפון אמריקה–האטלנטי הצפוני, ולפעמים הוא נמתח לעבר האזור ההוא. המחברים מראים ששינוי שיטתי בצורתו מעל צפון אמריקה–האטלנטי הצפוני נוטה להקדים את ההיפוך בדפוס פני הקרקע בין ארקטיקה חמימה–אירואסיה קרה להיפוכו בכ־25 יום. כאשר הוורטקס מכווץ שם בתחילת החורף, בדפוס פני הקרקע יש יותר נטייה לארקטיקה קרה ואירואסיה חמימה; כאשר הוא מתמתח מאוחר יותר לעבר אותו מגזר ומתחזק, דפוס פני הקרקע נוטה להשתנות ולהוביל לארקטיקה חמימה ואז אירואסיה קרה. יחס הזמנים הזה מתקיים לא רק בעשורים האחרונים אלא גם כאשר מסלול הרישום הוארך חזרה עד תחילת שנות ה־1950.

כיצד גלים מעבירים את האות כלפי מטה

המחברים עוקבים אחר הדרך שבה השינוי בגובה הרב מגיע אל הקרקע. כאשר הוורטקס מעל צפון אמריקה–האטלנטי הצפוני במצבו המכונס, הסטרטוספירה מפתחת זוג אנומליות לחץ מנוגדות: לחץ גבוה יותר מעל צפון אמריקה–האטלנטי הצפוני ולחץ נמוך יותר מעל מערב אירואסיה. הפרעות גליות באטמוספירה נוטות לנוע מעלה מעל צפון אמריקה ואז מטה לעבר מערב אירופה, ומכוונות אנומליות אלה מהגובה הסטרטוספירי אל רמת מזג האוויר היומיומית. בסמוך לפני השטח זה מחליש אזור חשוב של לחץ גבוה מעל הרי הural (אורל). כאשר "הגבוה של האורל" מדוכא, אוויר הקר מהארקטיקה פחות מסוגל לגלוש דרומה לתוך אירואסיה, מה שתורם להיווצרות דפוס עם אירואסיה יחסית חמימה וארקטיקה קרה בתחילת החורף.

ממעבר וורטקס מרוחק לפרצות קור באירואסיה

מאוחר יותר בעונה, כאשר הוורטקס נמתח לעבר צפון אמריקה–האטלנטי הצפוני ומתחזק והופך לא-סימטרי, דפוס הגלים משתנה. כעת ההפרעות נוטות להתפשט כלפי מטה מעל האוקיינוס האטלנטי הצפוני, מחזקות רוחות מערביות בגבהים ומעודדות דפוס לחץ על פני האוקיינוס הידוע כתנודה החיובית של האטלנטי הצפוני. משם אנרגיית הגלים מתפשטת מזרחה לתוך אירואסיה ומגבירה את גבוה הלחץ מעל האורל. מערכת לחץ גבוה שהתחדשה זו מסייעת להכווין אוויר קר ארקטי דרומה לתוך אירואסיה, בעוד שהארקטיקה עצמה הופכת יחסית מתונה יותר — חותמת של שלב ה"ארקטיקה חמימה–אירואסיה קרה" הקלאסי. המחקר מאשר מנגנונים אלה לא רק דרך ניתוח סטטיסטי אלא גם בבחינת חורפים בודדים, כגון 1983–84, כאשר שינוי חזק בצורת הוורטקס הקדים גל קור מתועד היטב במזרח אסיה בכמה שבועות.

בדיקת דגמי אקלים על גבולותיהם העליונים

כדי לבדוק האם דגמי האקלים הנוכחיים מצליחים ללכוד את שרשרת האירועים הזו, המחברים מנתחים מערכי סימולציות גדולים מהדור האחרון של דגמי גלובלי. הם מזהים שנים בסימולציות שבהן הוורטקס מעל צפון אמריקה–האטלנטי הצפוני עובר בין מצבים מכווצים ומותחים ואז בוחנים כיצד טמפרטורות פני השטח מגיבות. באופן כללי, הדגמים משחזרים את הנטייה של מעבר הוורטקס לעודד היפוך בדפוס טמפרטורות ארקטיקה–אירואסיה, אך התגובה חלשה יותר מאשר בתצפיות ומשתנה רבות בין הדגמים. הבדל מרכזי הוא עד כמה הדגמים מתרחבים לגובה באטמוספירה: דגמי "גבוהי-גג" שכוללים יותר מהסטרטוספירה מדמים קשר כלפי מטה חזק יותר משינויים בוורטקס אל טמפרטורות פני השטח באירואסיה מאשר דגמי "נמוכי-גג", שמפסיקים נמוך יותר ומחמיצים חלק גדול מהדינמיקה הסטרטוספירית.

מה זה אומר לחזויים חורפיים בעתיד

ללא התמחות מיוחדת, המסר העיקרי הוא כי צורת חגורת רוחות בעשרות קילומטרים מעל הארקטיקה יכולה לאותת, כמעט חודש מראש, האם סוף החורף באירואסיה עשוי להיפוך מחמם לקר או להפך. האות הסטרטוספירי הזה מסביר חלק גדול יותר בעוצמת ההיפוכים הללו מאשר ההשפעות הטרופיות של האוקיינוס שהוערכו קודם ומציע ידית חדשה חשובה לחיזוי תת-עונתי-עד-עונתי. הממצאים גם מדגישים שלצורך שיפור תחזיות של אירועי חורף קיצוניים — ושל ההשפעות המשתלשלות שלהם כגון משברים אנרגטיים או סופות אבק — דגמי מזג אוויר ואקלים חייבים לייצג באופן נאמן את המרחבים הגבוהים של האטמוספירה שבהם מתרחשים השינויים בוורטקס."

ציטוט: Zhang, Y., Yin, Z., Tian, W. et al. Stratospheric precursor induces wintertime phase reversal of the “warm Arctic-cold Eurasia” pattern. Nat Commun 17, 3284 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70100-3

מילות מפתח: חימום הארקטי, קור חורפי באירואסיה, ורטקס פולרי סטרטוספירי, חזוי תת-עונתי, גלי רוסבי