Polare lavtrykk

Polare lavtrykk er små, men relativt intense lavtrykk som oppstår nord for polarfronten over havområder.

Typisk diameter er 200 til 1000 km, og vindstyrken er på minst 28kt (stiv kuling). (Rasmussen, Turner, 2003). Nyere studier (Smirnova et. al. 2015), tyder på at et bedre anslag for diameter er fra 150 til 600 km. Videre er polare lavtrykk nesten utelukkende knyttet til kaldluftsutbrudd fra isen i Arktis eller de kalde områdene rundt, f.eks Sibir eller nordøst Alaska.

Polare lavtrykk dannes hvis innstrømningen i lave lag til et område med dyp konveksjon blir så kraftig at det dannes et lokalt lavtrykk med gradientvind rundt. I forhold til de typene konveksjon som hittil er beskrevet, så er polare lavtrykk knyttet til den dypeste instabiliteten i kaldluftsutbrudd. De elementene som beskrives under er dermed relevante for alle typer vinterkonveksjon over hav, men intensiteten i konveksjonen vil avhenge av i hvilken grad disse elementene er tilstede.

Figur 1. Et polart lavtrykk på Tromsøflaket fra 24. mars 2014 med senter ved ved ca. 72N og 20E. Bilde: Noer/MET
Figur 1. Et polart lavtrykk på Tromsøflaket fra 24. mars 2014 med senter ved ved ca. 72N og 20E. Bilde: Noer/MET

Klimatologi

Polare lavtrykk dannes oftest over havområdene i Ishavet der det er stor gradient i temperaturen i havoverflaten. De er mest vanlig fra 0-meridianen til Novaja Zemlja, og fra 75-graden og sørover til Trøndelagskysten, men de forekommer helt sør til Nordsjøkysten. Det er en konsentrasjon av polare lavtrykk i området Bjørnøya til Tromsøflaket som sannsynligvis skyldes konvergenssonen som er vanlig sør for Spitsbergen i nordlig luftstrøm. Det er gradvis færre lavtrykk østover i Barentshavet, noe som skyldes at havtemperaturen er lavere og temperaturgradientene er mindre her.

Figur 2. Dannelsesområder for polare lavtrykk  fra 2000 til 2018 vist med blå trekant. Månedsmiddel havtemperatur for februar i blå skravering gir et godt bilde av overflatetemperaturen i vintersesongen. Tilsammen var det ca. 240 hendelser med polare lavtrykk i disse årene. Illustrasjon: G. Noer
Figur 2. Dannelsesområder for polare lavtrykk fra 2000 til 2018 vist med blå trekant. Månedsmiddel havtemperatur for februar i blå skravering gir et godt bilde av overflatetemperaturen i vintersesongen. Tilsammen var det ca. 240 hendelser med polare lavtrykk i disse årene. Illustrasjon: G. Noer

I forhold til dannelsespunktet så beveger de fleste polare lavtrykk seg i en bane med en sørlig komponent. Normal forplantningshastighet er fra 7 til 15 m/s. Levetiden kan være fra noen få timer til flere døgn. Gjennomsnittelig levetid er på ca. 18 timer.

Polare lavtrykk forekommer fra oktober til mai, men er mest vanlig i Desember, Januar og Februar. Det er stor variasjon i begynnelsen og slutten av sesongen. I enkelte år har det vært mange polare lavtrykk november og mars, men det normale er at det er færre i disse månedene enn i midtvintersmånedene. I snitt er det ca. 14 hendelser med ett eller flere polare lavtrykk gjennom sesongen. Mange av dem berører bare havområdene i Nordishavet, men en del kommer også inn mot kysten.

Figur 3. Månedsvariasjon av polare lavtrykk fra 2000 til 2017. Illustrasjon: G.Noer
Figur 3. Månedsvariasjon av polare lavtrykk fra 2000 til 2017. Illustrasjon: G.Noer

Det har ikke vært observert noen trend i minimum MSLP eller intensitet i lavtrykkene siden registreringene startet på Vervarslinga i Tromsø i år 2000.

Dannelsesmønster

For å få dannet et polart lavtrykk må luftsøylen være dypt instabil, som regel er det uhindret instabilitet til opp over 500 hPa. I tillegg er det ofte elementer av baroklin instabilitet til stede. For å få til alt dette er det flere faktorer som er vanlige:

  1. Det må være et kaldluftsutbrudd i lave lag med et gjennomblandet marint blandingslag. Dette laget destabiliseres og varmes opp nedenfra ved at luftmassen tilføres følt og latent varme fra havflaten. Blandingslaget er avgrenset oppad av en inversjon som skiller blandingslaget fra luftmassen videre opp til tropopausen.  
  2. Det må være kald luft over det marine blandingslaget, og en instabil luftmasse fra inversjonen over det marine blandingslaget og opp til minst 500 hPa. Den raske dypningen i et polart lavtrykk skjer gjerne når inversjonslaget mellom det marine blandingslaget og laget over brytes ned slik at man får uhindret instabilitet fra havoverflaten og helt opp til tropopausen.
  3. Det må være et tråg i høyden, som sett f.eks i geopotensialet i 500 hPa. Tråget virker til å strekke og destabilisere søylen ytterligere hele veien opp til 500 til 400 hPa ved positiv virvlingsadveksjon (PVA).
  4. Det bør være en forstyrrelse i lave lag som kan intensiveres videre til et polart lavtrykk. Dette kan være et tråg, et Cb-cluster en okklusjonsrest, e.l.  

Den samlede graden av instabilitet i luftsøylen henger altså nært sammen med tilførselen av følt varme til det marine blandingslaget, og denne er proposjonal med temperaturdifferansen mellom lufta og havoverflaten. Det er størst varmefluks der differansen hele tiden opprettholdes, dvs. der lufta advekteres over hav med stigende overflatetemperatur. Siden vi ser etter nesten uhindret statisk instabilitet nesten helt opp til tropopausen, er det også effektivt å vurdere temperaturen i 500 hPa. En god samlet indikator for potensialet for polare lavtrykk er derfor å se på differansen mellom havtemperaturen og temperaturen i 500 hPa. Erfaringsmessig bør denne være på minst 44 ℃ hvis man ser på maksimalverien i kaldkjernen under ett. Ofte dannes de polare lavtrykkene i senter av kaldkjernen der differansen er størst. Det er imidlertid også vanlig at polare lavtrykk dannes i randsonene for kaldkjernen, der det er både baroklin og statisk instabilitet tilstede. Hvis man tar vertikal differanse et gitt gridpunkt så er det derfor mer riktig med en grense på ca. 40℃. Studier ved VNN tyder på at det dannes polare lavtrykk i ca. 25% av tilfellene der maksverdien for SST-T500 i hele kaldkjernen er 44℃.

Det er viktig at tråget får tid til å virke over en viss tid. Det er mer gunstig med et tråg som forplanter seg langsomt og har lave verdier av PVA enn et som beveger seg fort og har lokalt høye verdier. Det må også ha en gunstig posisjon i forhold til bakkeforstyrrelsen. I forbindelse med polare lavtrykk er det svært vanlig med s.k. reversert skjær, der termalvinden virker i motsatt retning av den geostrofiske vinden. Dette betyr at det er mest vind nær havoverflaten, og gradvis mindre vind i lagene over. I slike situasjonene ligger høydetråget over eller litt foran bakkeforstyrrelsen.

Figur 4. Et sjeldent SAR-bilde som viser vinden rundt et polart lavtrykk. Lyse felter angir kraftig vind. Vi ser at vinden er velorganisert rundt senteret som i dette tilfellet ligger ved utløpet av Tanafjorden. Dette til forskjell fra hva vi så for TCu og Cb. Overgangen fra den vestlige sektoren med mye vind til den roligere østsiden er svært skarp. Illustrasjon: Furevik/MET
Figur 4. Et sjeldent SAR-bilde som viser vinden rundt et polart lavtrykk. Lyse felter angir kraftig vind. Vi ser at vinden er velorganisert rundt senteret som i dette tilfellet ligger ved utløpet av Tanafjorden. Dette til forskjell fra hva vi så for TCu og Cb. Overgangen fra den vestlige sektoren med mye vind til den roligere østsiden er svært skarp. Illustrasjon: Furevik/MET

Været i et polart lavtrykk preges av sterk vind med raske økninger og dreininger. Gjennomsnittlig observert maksvind er 42kt, dvs liten storm. Ca hvert fjerde lavtrykk har full storm 50kt eller mer, og det kraftigste som er registrert hadde 70kt over en 12-timers periode. Lavtrykket i seg selv setter opp en tilnærmet symmetrisk sirkulasjon med gradientvind rundt senteret, og vinden i bakkenivå blir sterkest på den siden hvor gradientvinden virker i samme retning som det storskala omkringliggende vindfeltet, - oftest på vestsiden av lavtrykket. På den siden der gradientvinden virker mot bakgrunns vindfeltet, blir det tilsvarende lite vind. Øyenvitneskildringer indikerer at vindøkningen knyttet til polare lavtrykk går svært raskt, fra nesten stille til storm styrke på mindre enn 10 minutter. Dette støttes av SAR-bilder som viser svært skarpe skiller mellom de ulike områdene med forskjellig vindstyrke.

Det er også tett snøfall, snøfokk og dårlige sikt- og kjøreforhold i et polart lavtrykk. Sikten er på under 500 m, i tillegg kommer reduksjon som følge av snøfokk. Følgelig er det ikke uvanlig med siktmålinger på 100 m knyttet til polare lavtrykk. Vertikalsikten er i slike tilfeller på fra 100 til 200 fot. Siden polare lavtrykk er knyttet til marin luft vil temperaturen sjelden bli særlig lav langs Norskekysten. Ofte kan man ha plussgrader særlig er dette vanlig i Nordland og sørover. Nedbørsformen trenger derfor ikke være som snø, men siden luftmassen er såpass instabil er det gjerne hvit nedbør selv om bakketemperaturen går opp i 2 til 3 plussgrader.

Figur 5. Som regel dårlige kjøreforhold i et polart lavtrykk. Foto: G.Noer
Figur 5. Som regel dårlige kjøreforhold i et polart lavtrykk. Foto: G.Noer

Det er vanlig med hagl (GS)i polare lavtrykk, men ikke vanlig med torden, selv om det forekommer. Dette kommer sannsynligvis av at atmosfæren generelt er for tørr og kald. Ising på skip er vanlig lenger nord i ishavet, men er mindre vanlig langs norskekysten, siden lufttemperaturen som regel er for høy. Observasjoner fra Samuelsen (2018) indikerer at faren for ising er størst når man er nærmere enn ca. to breddegrader fra iskanten, men at det forekommer ising også lenger sør. Særlig utenfor kysten av Øst-Finnmark er det flere observasjoner på ising i nordøstlig vind.

Det er gjort lite studier av havbølger knyttet til polare lavtrykk. A.P.Orimolade (2016) nevner at det er muligheter til å få s.k. ‘dynamic fetch’ der det er forholdsvis store og saktegående lavtrykk. Dynamic fetch betyr at et gitt bølgetog vil følge bølgebevegelsen til lavtrykket, og dermed få høyere individuelle bølger enn det vindhastigheten skulle tilsi. M. Rojo (2017) derimot fant observasjoner fra Nordsjøen og Norskehavet som tyder på at bølgene var høyest der det var stor forplantningshastighet på lavtrykket. Dette skyldes sannsynligvis at forplantningshastigheten henger sammen med bevegelsen i luftmassen rundt. Er denne stor, så blir naturligvis også bakkevinden og dermed bølgehøyden større. Normalt kan man forvente fra 6 til 9 meter bølger i et polart lavtrykk. Ekstremveret Vera er det eneste polare lavtrykket som har blitt klassifisert som et ekstremvær i Norge. Det ble det registrert opp mot 20 meter signifikant bølgehøyde på Norne i det dette lavtrykket passerte.  

Været i polare lavtrykk blir gjerne dårlig nok til at det får store konsekvenser i form av trafikale forstyrrelser på land og for luftfarten. Som regel blir sivil skipstrafikk som f.eks hurtigbåtene og hurtigruta innstilt for en kortere periode. Polare lavtrykk var tidligere årsak til mange forlis og dødsfall til havs, men det siste kjente dødsfallet var på Nordkvaløya i 2001. I moderne tid er det mer vanlig at polare lavtrykk gir skade på bruk eller båt hvis man ikke er forberedt. Man kan imidlertid anta at flere av skredulykkene i marsmånedene i 2009, 2011 og 2013 kom som en indirekte konsekvens av snøfall fra polare lavtrykk. Generelt er polare lavtrykk knyttet til hendelser med flere dager med byger, tråg og sporadiske polare lavtrykk. Publikum vil oppleve det som godt varslet hvis man varsler perioder med raskt skiftende kuling og snøbyger, og særlig godt hvis man klarer å få varslet de få periodene med storm og ekstra dårlig vær knyttet de enkelte lavtrykkssentrene.

Denne teksten er hentet fra PFO om vinterkonveksjon, skrevet i mai 2018 av Gunnar Noer