극소용돌이
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1. 개요
극 소용돌이는 대류권과 성층권에 걸쳐 나타나는 저기압성 소용돌이로, 극지방의 추운 공기를 가두는 역할을 한다. 대류권 극 소용돌이는 겨울철에 가장 강하게 발달하며, 북반구에서는 해륙 분포와 산맥의 영향으로 형태가 불규칙하고 남반구에서는 비교적 원형을 유지한다. 극 소용돌이의 강약 변화는 북극 진동(AO) 및 남극 진동(AAO)과 밀접한 관련이 있으며, 약화 시 한파, 폭설 등 극한 기상 현상을 유발할 수 있다. 또한, 성층권 극 소용돌이는 오존층 파괴와 관련이 있으며, 기후 변화에 따라 변동성이 커지고 있다. 극 소용돌이는 지구 외에도 금성, 화성, 목성, 토성 등 다른 천체에서도 관측된다.
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| 극소용돌이 | |
|---|---|
| 개요 | |
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| 정의 | |
| 종류 | 대류권 극 소용돌이 성층권 극 소용돌이 |
| 설명 | 극지방을 맴도는 지속적인 저기압 지역 |
| 대류권 극 소용돌이 | |
| 특징 | 500hPa 고도에 나타남 등고선이 동심원 모양일 때도 있고, 파동칠 때도 있음 |
| 성층권 극 소용돌이 | |
| 특징 | 10hPa 등압면 (성층권 중부)의 풍속 분포에 나타나는 강풍역 북반구가 겨울일 때 (1월)와 남반구가 겨울일 때 (7월) 나타남 |
| 관련 현상 | |
| 관련 현상 | 갑작스러운 성층권 온도 상승 |
2. 극 소용돌이의 구조 및 특징
극 소용돌이는 대류권 중상부에서 성층권까지 걸쳐 있으며, 중심부에는 차갑고 밀도가 높은 극 공기가 위치한다. 극지방의 차갑고 건조한 공기와 남쪽의 따뜻하고 습한 공기 사이의 경계는 한대 전선의 위치를 결정하며, 이는 대략 위도 60° 부근이다.[13] 극 소용돌이는 적도와 극지방 사이의 온도 차에 따라 겨울에는 강화되고 여름에는 약화된다.[13]
극 사이클론은 극 공기 덩어리 내에 포함된 저기압대이며, 일 년 내내 존재한다. 성층권 극 소용돌이는 아열대 제트 기류 위도에서 발달한다.[14]
북극 저기압(arctic cyclone)과 남극 저기압(antarctic cyclone)이라는 용어가 사용되기도 하지만, 이들은 양극 고유의 극 소용돌이가 아닌 더 작은 규모의 저기압을 가리키는 경우도 있으므로 정의에 주의해야 한다. 지상 일기도에 해석되는 약 1,000km 규모의 저기압으로, 북극해상에 하나만 발생하여 수일 - 수 주 동안 이동하는 것을 북극 저기압이라고 부르는 경우가 있다. 소용돌이의 분포는 상공의 극 소용돌이와 대응하여 연결된 구조를 갖는 것으로 알려져 있다.
대류권계면 극 소용돌이(Tropopause polar vortices, TPVs)는 대류권 계면의 소용돌이 위치의 저기압성 편차를 검출 기준으로 한 극 소용돌이로, 북극 저기압 등의 현상 발생 기구와 관련이 있는 것으로 알려져 있다.
주로 북미권 뉴스에서는 2014년 1월의 한파(:en:January–March 2014 North American cold wave) 이후, 극 소용돌이(polar vortex) 자체가 한파인 것처럼 보도되는 경우가 있지만, 이는 부정확하다는 지적이 있다.
2. 1. 대류권 극 소용돌이
대류권의 극 소용돌이는 겨울철에 극 지역과 중위도 지역 간의 온도 차이가 커짐에 따라 가장 강하게 발달한다.[13] 북반구에서는 해륙 분포와 산맥의 영향으로 인해 남반구에 비해 극 소용돌이의 형태가 불규칙하며, 주로 캐나다 배핀 섬과 시베리아 북동부 두 곳에 중심을 가진다. 반면 남반구의 극 소용돌이는 로스 빙붕 가장자리 근처(서경 160도 부근)에서 발견되는 단일 저기압 지역이다.[10]극 소용돌이의 가장자리는 한대 전선 제트 기류와 관련이 있으며, 때로는 아열대 제트 기류와도 연관된다. 극 소용돌이가 강할 때는 편서풍이 강해지고 지속되지만,[10] 약해지면 중위도의 고기압 지역이 극쪽으로 이동하면서 극 소용돌이, 제트 기류, 극전선을 적도 방향으로 밀어낸다.[10] 이로 인해 제트 기류가 남쪽으로 휘어지면서 차갑고 건조한 공기가 중위도의 따뜻하고 습한 공기와 빠르게 접촉하여 급격한 기상 변화, 즉 한파를 일으킨다.[10]
북극의 대류권 소용돌이가 약해지면 두 개 이상의 작은 소용돌이로 나뉘는데,[5] 이 때문에 북극 공기의 흐름이 불규칙해져 차가운 공기 덩어리가 적도 방향으로 내려와 급격한 온도 하강을 유발한다.[5] 일례로, 2019년 1월 말 미국과 캐나다 대부분 지역에 나타난 혹한은 약화된 극 소용돌이로 인해 발생한 차가운 북극 공기의 분출 때문이었다.[6][7]
오스트레일리아에서는 극 소용돌이를 "극풍" 또는 "극강하"라고 부르며, 이는 남극에서 공기를 끌어와 비, 눈, 돌풍, 우박 등을 동반하는 한랭 전선을 가리킨다.[11][12]
2. 2. 성층권 극 소용돌이
성층권과 중간권에서는 계절에 따라 극 지역 상공의 기온이 크게 변하면서 바람의 방향이 바뀐다. 겨울철 극 지역에서는 극야 현상으로 인해 오존의 자외선 흡수에 의한 가열이 없어지면서 기온이 매우 낮아져 강한 극 소용돌이가 형성된다. 반대로 여름철 극 지역 상공에는 중위도보다 온도가 높은 영역이 생겨 극 소용돌이가 사라지고 고기압이 형성되며, 바람의 방향은 동풍으로 바뀐다.[47]성층권과 중간권의 극 소용돌이 내에서는 이를 둘러싼 강한 서풍 영역인 극야 제트 기류(polar night jet stream)가 분다. 극야 제트 기류는 겨울철 반구에 나타나며, 여름철에는 동풍 제트가 관측된다. 성층권 극 소용돌이의 가장자리는 위도 50도 부근, 극야 제트 기류의 중심은 위도 60도보다 높은 곳에 위치한다. 성층권 극 소용돌이는 아래에서 위로 갈수록 커지는 형태를 보이며, 중간권 극야 제트 기류의 중심은 위도 40도 부근에 있다.
2. 3. 극 소용돌이의 식별
극 소용돌이의 위치는 50hPa 기압면(성층권)이나 500hPa 기압면(대류권)을 이용하여 표시한다.[15][16] 온위의 폐쇄 등고선 범위를 통해 대류권계면 수준에서 극 소용돌이의 강도를 결정할 수 있다.[16] 와도 분포를 이용하여 극 소용돌이를 검출하기도 한다.[46]대부분의 극 소용돌이는 반경이 1000km 미만이다. 극 소용돌이는 성층권에서 대류권 중간까지 존재하므로,[5] 그 위치를 표시하기 위해 다양한 고도/기압 수준이 사용된다. 50hPa 기압 표면은 성층권 위치를 식별하는 데 가장 자주 사용된다.[15] 다른 연구자들은 극 소용돌이를 식별하기 위해 500hPa 기압 수준(겨울 동안 해발 약 5460m)까지의 수준을 사용했다.[16]
극지 표면에서 대류권 하층은 기압이 높은 극 고기압대가 되지만, 상공에서는 반대로 등고도면에서 보면 기압이 낮아져 저기압 영역을 둘러싸듯이 서풍이 분다. 이 바람은 온도풍의 성질을 가진다. 대략 500~600 hPa 고도 이상에서 나타난다.[44]
대류권의 극와는 남북 온도차가 커지는 겨울에 가장 강해지지만, 양극에서 차이가 있다. 남반구에서는 남극점 부근을 중심으로 거의 원형이 된다. 북반구에서는 하계는 원형에 가깝지만, 동계는 원형이 현저하게 왜곡되어 변동하며, 전형적으로 중심이 그린란드 서쪽에 어긋나 오호츠크해의 저기압 영역이 영향을 미친 형태가 된다. 대류권의 극와 범위는 보통, 상공의 편서풍의 중심부에 해당하는, 등압면 일기도에 나타나는 지오포텐셜 고도의 등고도선으로 정의된다. 극와의 가장자리는 보통 위도 40 - 50도에 있다.
북반구에서 왜곡되는 것은, 해륙 분포나 장대한 산맥의 영향으로 남반구보다 강하게 행성파가 상공으로 전파되어, 편서풍이 꺾이기 때문이다.
3. 극 소용돌이의 변동성
극 소용돌이는 겨울철에 강화되고 여름철에 약화되는 계절 변동성을 보인다. 극 소용돌이의 강도와 위치는 그 주변의 넓은 지역의 흐름 패턴을 형성한다. 북극 진동은 북반구에서 극 소용돌이의 크기를 측정하는 데 사용되는 지수이다.[19]
극야 제트 기류의 진화와 위치에 따라 극지방과 중위도 공기의 혼합 정도가 달라진다. 일반적으로 혼합은 소용돌이 외부보다 내부에서 덜 발생한다. 소용돌이가 붕괴된 후, 엑스 소용돌이 공기는 한 달 이내에 중위도로 분산된다.
때때로 극 소용돌이 덩어리가 최종 온난화 기간이 끝나기 전에 분리되기도 한다. 충분히 크면 캐나다와 미국 중서부, 중부, 남부 및 북동부로 이동할 수 있다. 이러한 현상은 극 제트 기류의 변위로 인해 발생할 수 있는데, 일례로 2013–2014년과 2014–2015년 겨울 동안 미국 서부 지역에서 극 제트 기류가 북서쪽으로 크게 치우치면서 서부 지역은 따뜻하고 건조한 기상 조건을, 중북부 및 북동부 지역은 춥고 눈이 많이 내리는 기상 조건을 보였다.[32] 때때로 그린란드 블록이라고 하는 고기압 기단은 극 소용돌이가 북대서양을 따라 정상적인 경로를 따르는 대신 남쪽으로 우회하도록 유발할 수 있다.[33]
대류권의 극 소용돌이 변형은 물결치고(신장) 그 배치에 따라 한기가 이동해온 지역이 한파에 시달린다.
3. 1. 극 소용돌이의 약화 및 붕괴
극 소용돌이는 여름에 가장 약하고 겨울에 가장 강하다. 온대 저기압이 고위도로 이동하면서 단일 소용돌이를 교란하여 극기단 내에 더 작은 소용돌이(한랭 저기압)를 생성할 수 있다.[17] 이러한 개별 소용돌이는 한 달 이상 지속될 수 있다. 열대 지방에서의 화산 폭발은 그 후 최대 2년 동안 겨울에 더 강한 극 소용돌이를 유발할 수 있다.[18]북극 진동은 북반구에서 극 소용돌이의 크기를 측정하는 데 사용되는 지수이다.[19] 북극 소용돌이가 가장 강할 때는 단일 소용돌이가 있지만, 일반적으로는 캐나다 배핀 섬과 시베리아 북동쪽에 두 개의 저기압 중심을 가지는 길쭉한 모양이다. 북극 패턴이 가장 약할 때는 아열대 기단이 극쪽으로 침입하여 북극 기단이 적도 방향으로 이동할 수 있는데, 이는 1985년 겨울 북극 한랭 돌풍 때 발생했다.[20] 남극 극 소용돌이는 북극 극 소용돌이보다 더 뚜렷하고 지속적이다. 북극에서는 북반구 고위도에 있는 육지의 분포가 로스비파를 발생시켜 극 소용돌이의 붕괴에 기여하는 반면, 남반구에서는 소용돌이가 덜 교란된다.
극 소용돌이의 붕괴는 급격한 성층권 온난화와 관련이 있으며, 이 경우 소용돌이가 완전히 붕괴되고 며칠 안에 30°C~50°C의 온도 상승이 발생할 수 있다.
극 소용돌이의 강약은 극지방에서 질량 이동과 열 전달에 의해 발생한다. 가을에는 극 순환 풍속이 증가하고 극 소용돌이가 성층권으로 상승한다. 그 결과 극기단이 일관된 회전 기단, 즉 극 소용돌이를 형성한다. 겨울이 다가오면서 소용돌이 중심부가 냉각되고 바람이 감소하며 소용돌이 에너지가 감소한다. 늦겨울과 초봄이 되면 소용돌이가 가장 약해진다. 그 결과 늦겨울에는 소용돌이 기단의 큰 조각이 해당 위도에서 침입하는 더 강한 기상 시스템에 의해 저위도로 우회될 수 있다. 성층권 최저 고도에서는 강한 포텐셜 와도 기울기가 유지되며, 해당 공기의 대부분은 중성층권의 소용돌이가 붕괴된 후에도 남반구에서는 12월까지, 북반구에서는 4월까지 극기단 내에 갇혀 있다.[21]
북극 극 소용돌이의 붕괴는 3월 중순에서 5월 중순 사이에 발생한다. 이 현상은 겨울에서 봄으로의 전환을 의미하며, 수문 순환, 식생의 생장 기간, 전반적인 생태계 생산성에 영향을 미친다. 전환 시기는 또한 해빙, 오존, 기온 및 구름의 변화에 영향을 미친다. 성층권 흐름 구조의 변화와 대류권에서 행성파의 상향 확산으로 인해 극지방의 조기 및 지연 붕괴 에피소드가 발생했다. 소용돌이로의 파동 증가의 결과로, 소용돌이는 정상보다 더 빠른 온난화를 경험하여 조기 붕괴와 봄을 초래한다. 붕괴가 일찍 오면 소용돌이의 잔재가 지속되는 것으로 특징지어진다. 붕괴가 늦으면 잔재가 빠르게 소멸된다. 붕괴가 일찍 오면 2월 말부터 3월 중순까지 한 번의 온난화 기간이 있다. 붕괴가 늦으면 1월과 3월에 두 번의 온난화 기간이 있다. 구역 평균 온도, 풍속 및 지위 고도는 조기 붕괴 전후에 정상 값에서 다양한 편차를 보이지만, 지연 붕괴 전후에는 편차가 일정하게 유지된다. 과학자들은 북극 소용돌이 붕괴 지연과 행성파 활동 감소, 몇몇 성층권 급격 온난화 현상, 오존 고갈을 연결하고 있다.[22][23]
급격한 성층권 온난화 현상은 약해진 극 소용돌이와 관련이 있다. 성층권 공기의 이러한 온난화는 북극 극 소용돌이의 순환을 시계 반대 방향에서 시계 방향으로 반전시킬 수 있다.[24] 이러한 상층부의 변화는 아래의 대류권의 변화를 강요한다.[25] 대류권에 미치는 영향의 예로는 대서양 해류 패턴의 속도 변화가 있다. 침강의 초기 단계가 발생하는 그린란드 바로 남쪽에 있는 약한 지점은 "북대서양의 아킬레스건"이라는 별명이 붙었다. 극 소용돌이에서 이동하는 소량의 가열 또는 냉각은 침강을 유발하거나 지연시켜 걸프 스트림 해류와 다른 해류의 속도를 변경할 수 있다. 다른 모든 해양은 대서양의 열 에너지 이동에 의존하기 때문에 지구 전체의 기후가 극적으로 영향을 받을 수 있다. 극 소용돌이의 약화 또는 강화는 파도 아래 1마일 이상에서 해양 순환을 변경할 수 있다.[26] 대류권 내의 폭풍 시스템이 강화되어 극지방을 냉각시키면 극 소용돌이가 강화된다. 라니냐 관련 기후 이상은 극 소용돌이를 상당히 강화시킨다.[27] 극 소용돌이의 강화는 건조한 성층권 공기가 소용돌이 중심부로 하향 침입하면서 상대 습도의 변화를 생성한다. 소용돌이가 강화되면 소용돌이 근처의 수증기 농도가 감소하여 장파 냉각이 발생한다. 수분 함량 감소는 소용돌이 내부의 낮은 권계면의 결과이며, 이는 건조한 성층권 공기를 습한 대류권 공기 위에 위치시킨다.[28] 불안정성은 와도가 집중된 선인 소용돌이 튜브가 변위될 때 발생한다. 이 경우 소용돌이 고리가 더 불안정해지고 행성파에 의해 이동하기 쉽다. 양반구의 행성파 활동은 해마다 다르며, 극 소용돌이의 강도와 온도에 해당하는 반응을 생성한다.[29] 소용돌이 주변의 파동 수는 소용돌이 중심 크기와 관련이 있으며, 소용돌이 중심이 감소하면 파동 수가 증가한다.[30]
3. 2. 북극 진동(AO) 및 남극 진동(AAO)과의 관계
극 소용돌이의 강약 변화는 북극 진동(AO) 및 남극 진동(AAO)의 변동 패턴과 관련이 있다.| 북극 진동(AO) 지수 | 극 소용돌이 상태 | 편서풍 경향 |
|---|---|---|
| 양수 (극: 양의 기압 편차, 중위도: 음의 기압 편차) | 강해지고 확대, 한기 극 지역 축적 | 강해지고 북상 |
| 음수 (극: 음의 기압 편차, 중위도: 양의 기압 편차) | 약해지고 축소, 한기 중위도로 유출 | 약해지고 남하 |
이러한 변동은 수 주에서 수십 년 주기가 겹쳐져 나타난다.
| 알류샨 저기압 · 아이슬란드 저기압 시소 (AL-IL 시소, AIS) 변동 | 극 소용돌이 및 기온 변화 |
|---|---|
| AO 및 북대서양 진동(NAO) 지수 양수 | 아이슬란드 저기압 발달, 북대서양에 극 소용돌이 세로로 뻗음. 북태평양에서는 알류샨 저기압 약화, 고기압성 편차. |
| AO·NAO 지수 음수 | 알류샨 저기압 발달, 북태평양으로 시베리아 한기 세로로 뻗음. 동아시아와 유럽 모두 저온 경향. |
극 소용돌이는 한랭 와 발생에도 영향을 준다. 겨울 동안 한기를 축적한 극 소용돌이는 봄이 되면서 붕괴되는데, 이로 인해 대류권 중·상층에 한랭 와가 발생하여 중위도로 이동한다. 한랭 와는 극 소용돌이가 붕괴되는 시기인 4~5월경에 많이 발생한다.
극 소용돌이의 강약은 성층권 준 2년 주기 진동(QBO) 및 태양 활동과의 조합과도 상관관계가 있다는 보고가 있다.
| QBO와 태양 활동 조건 | 극 소용돌이 및 성층권 상태 |
|---|---|
| QBO 서풍 페이즈 + 태양 활동 극소, 또는 QBO 동풍 페이즈 + 태양 활동 극대 | 강하고 성층권 한랭 |
| QBO 동풍 페이즈 + 태양 활동 극소, 또는 QBO 서풍 페이즈 + 태양 활동 극대 | 약하고 성층권 온난 |
성층권 급격 승온(SSW) 중 겨울철 극 성층권 기온 상승 양상과 극 소용돌이 붕괴 시기 사이에도 상관관계가 보고되었다.
| 2~3월 소승온 발생 여부 | 북반구 극 소용돌이 붕괴 및 성층권 변화 |
|---|---|
| 발생 | 붕괴 빠름, 극 지역 성층권 중·상부 고압 변화 늦음 |
| 미발생 | 붕괴 늦음, 극 지역 성층권 중·상부 고압 변화 빠름 |
최종 승온에 대응하는 극 소용돌이 붕괴 시기는 장기적으로 늦어지는 경향이 있다.
3. 3. 성층권 준 2년 주기 진동(QBO) 및 태양 활동과의 관계
극 소용돌이의 강약은 성층권 준 2년 주기 진동(QBO) 및 태양 활동과의 조합에 상관관계가 있다는 보고가 있다.[5]| QBO와 태양활동에 따른 극 소용돌이와 성층권 상태 |
|---|
4. 극 소용돌이와 극한 기상 현상
극 소용돌이가 약해지면 중위도 지역으로 찬 공기가 내려와 한파, 폭설 등 극한 기상 현상이 나타날 수 있다.[5] 남극의 남반구 극 소용돌이는 서경 160도 부근, 로스 빙붕 가장자리 근처에서 발견되는 단일 저기압 지역이다. 극 소용돌이가 강할 때 중위도 편서풍의 세기가 증가하고 지속된다. 극 소용돌이가 약해지면 중위도의 고기압 지역이 극쪽으로 밀려나 극 소용돌이, 제트 기류, 극전선을 적도 방향으로 이동시킬 수 있다. 제트 기류는 "휘어지고" 남쪽으로 벗어나는 것으로 보인다. 이것은 차갑고 건조한 공기를 중위도의 따뜻하고 습한 공기와 빠르게 접촉시켜 "한파"로 알려진 빠르고 극적인 기상 변화를 초래한다.[10]
화산 폭발은 그 후 최대 2년 동안 겨울에 더 강한 극 소용돌이를 유발할 수 있다.[18] 극 소용돌이의 강도와 위치는 그 주변의 넓은 지역의 흐름 패턴을 형성한다. 북반구에서 그 크기를 측정하는 데 사용되는 지수는 북극 진동이다.[19]
북극 극 소용돌이가 가장 강할 때는 단일 소용돌이가 있지만, 일반적으로는 캐나다 배핀 섬과 시베리아 북동쪽에 두 개의 저기압 중심을 가지는 길쭉한 모양이다. 북극 패턴이 가장 약할 때는 아열대 기단이 극쪽으로 침입하여 북극 기단이 적도 방향으로 이동할 수 있으며, 이는 1985년 겨울 북극 한랭 돌풍 때 발생했다.[20] 남극 극 소용돌이는 북극 극 소용돌이보다 더 뚜렷하고 지속적이다. 북극에서는 북반구 고위도에 있는 육지의 분포가 로스비파를 발생시켜 극 소용돌이의 붕괴에 기여하는 반면, 남반구에서는 소용돌이가 덜 교란된다. 극 소용돌이의 붕괴는 급격한 성층권 온난화로 알려진 극심한 현상이며, 이 경우 소용돌이가 완전히 붕괴되고 며칠 안에 30°C~50°C의 온난화가 발생할 수 있다.
극 소용돌이는 여름에 가장 약하고 겨울에 가장 강하다. 극 소용돌이가 약해지면 고위도로 이동하는 온대 저기압은 단일 소용돌이를 교란하여 극기단 내에 더 작은 소용돌이(한랭 저기압)를 생성할 수 있다.[17] 이러한 개별 소용돌이는 한 달 이상 지속될 수 있다.
4. 1. 북미 지역의 한파
북극의 대류권 소용돌이가 강할 때는 뚜렷하고 거의 원형의 형태를 띤다. 제트 기류가 극전선 근처에 잘 갇혀 있고, 북극의 공기가 잘 갇혀 있는 단일 소용돌이가 있다. 이 북부 대류권 소용돌이가 약해지면, 두 개 이상의 작은 소용돌이로 쪼개지는데, 가장 강한 소용돌이는 배핀 섬, 누나부트 근처에 있고, 다른 소용돌이는 북동 시베리아에 있다. 매우 약해지면 북극 공기의 흐름이 더 혼란스러워지고, 차가운 북극 공기 덩어리가 적도 방향으로 밀려들어와 급격하고 날카로운 온도 강하를 가져온다.[5]2019년 1월 말 미국과 캐나다 대부분을 강타한 혹한은 "극소용돌이" 탓으로 여겨졌다. 이는 과학적으로 올바른 극소용돌이 용법은 아니며, 약화된 극소용돌이로 인해 발생하는 차가운 북극 공기의 분출을 말한다. 미국 국립 기상청은 이러한 극한 온도에서 단 10분만 밖에 있어도 동상이 걸릴 수 있다고 경고했으며, 피해 지역의 수백 개 학교, 대학교, 칼리지가 폐쇄되었다. 심한 동상으로 인해 미국에서 약 21명이 사망했다.[6][7] 미국 중서부 지역의 주에서는 체감 온도가 -45°C를 조금 웃돌았다. 극소용돌이는 2013–14년 영국 겨울 홍수와 같이 미국과 캐나다에 심한 추위를 가져오거나, 2009–10년과 2010–11년 겨울 영국의 심한 추위와 같이 유럽에도 영향을 미친 것으로 보인다.[8][9]
4. 2. 유럽 지역의 한파 및 홍수
2013–14년 영국 겨울 홍수는 극소용돌이가 미국과 캐나다에 심한 추위를 가져온 탓으로 여겨진다.[8] 2009–10년과 2010–11년 겨울 영국의 심한 추위 역시 극소용돌이 탓으로 여겨진다.[9]4. 3. 오스트레일리아의 한파
오스트레일리아에서 극 소용돌이는 "극풍" 또는 "극강하"로 알려져 있으며, 남극에서 공기를 끌어와 비, 눈 (일반적으로 내륙 지방에서 발생하며, 고원 지대에서는 눈보라가 발생), 돌풍이 부는 얼음 바람, 그리고 우박을 가져오는 한랭 전선이다.[11][12] 오스트레일리아의 남동부 지역, 예를 들어 빅토리아, 태즈메이니아, 사우스오스트레일리아 남동부 해안, 그리고 뉴사우스웨일스 남부 절반 (단, 그레이트 디바이딩 산맥의 풍상 측에만 해당하며, 풍하 측은 푄 현상의 영향을 받음)에서 발생한다.4. 4. 대한민국에 미치는 영향
극 소용돌이가 약해지면 북극의 찬 공기가 남하하여 기온이 급격하게 떨어진다. 대한민국은 겨울철에 시베리아 고기압의 영향을 받아 한파와 폭설이 자주 발생하며, 이는 극 소용돌이의 변동과 관련이 있다.[5]2009–10년과 2010–11년 겨울 영국의 심한 추위 역시 극소용돌이 탓으로 여겨졌다.[9]
5. 극 소용돌이와 오존층 파괴
남극 극소용돌이의 화학 반응은 심각한 오존층 파괴를 초래했으며, 2000년대 이후 그 영향은 약화되고 있다. 이는 약 2075년경에 1980년 수준으로 회복될 것으로 예상된다.[37] 극지 성층권 구름 내의 질산은 클로로플루오르카본과 반응하여 염소를 형성하며, 염소는 촉매 작용을 통해 오존의 광화학적 파괴를 촉진한다.[38] 염소 농도는 극지 겨울 동안 축적되며, 그 결과 오존 파괴는 봄에 햇빛이 돌아올 때 가장 심각하게 나타난다.[39] 이러한 구름은 대략 -80°C 이하의 온도에서만 형성될 수 있다.
북극과 중위도 지역 간에는 더 활발한 공기 교환이 이루어지기 때문에 북극에서의 오존 감소는 남극보다 훨씬 덜 심각하다.[40] 따라서 북극 상공의 오존 농도 계절적 감소는 일반적으로 "오존 덴트"로 특징지어지는 반면, 남극 상공의 더 심각한 오존 감소는 "오존 구멍"으로 간주된다. 하지만, 2011년 북극 극소용돌이에서 화학적 오존 파괴는 처음으로 북극 "오존 구멍"으로 명확히 식별될 수 있는 수준에 도달했다.[41]
남극 상공의 성층권에서는 오존 구멍 생성의 원인이 되는 과정이 진행된다. 극야 아래 현저한 저온에 의해 극성층권운이 생기지만, 원형으로 안정된 극소용돌이에 의해 저위도 측과의 대기 교환이 부족해지기 때문에, 극성층권운을 거쳐 생성되는 염소 분자가 축적되어 간다. 봄이 되어 햇빛이 돌아오면 염소 분자가 광분해로 활성 염소 원자가 되어, 이것이 오존을 연쇄적으로 파괴한다고 생각된다.[48]
6. 기후 변화와 극 소용돌이
최근 여러 연구에 따르면, 지구 온난화와 북극 해빙 감소는 극 소용돌이의 변동성을 증가시키고, 이는 전 세계적인 이상 기상 현상의 빈도를 높이는 요인으로 작용하고 있다.[5] 극 소용돌이는 여름에 가장 약하고 겨울에 가장 강하며, 화산 폭발은 그 후 최대 2년 동안 겨울에 더 강한 극 소용돌이를 유발할 수 있다.[17][18] 제트 기류의 변화는 극 소용돌이의 약화와 관련이 있으며, 이는 중위도 지역의 극한 기상 현상 발생 가능성을 높인다.[10]
북극 소용돌이가 약할 때는 아열대 기단이 극쪽으로 침입하여 북극 기단이 적도 방향으로 이동할 수 있는데, 이는 1985년 겨울 북극 한랭 돌풍 때 발생한 현상이다.[20] 2019년 1월 말 미국과 캐나다 대부분을 강타한 혹한은 약화된 극 소용돌이로 인해 발생한 차가운 북극 공기의 분출 때문이었다.[6] 미국 국립 기상청은 이러한 극한 온도에서 단 10분만 밖에 있어도 동상이 걸릴 수 있다고 경고했으며, 피해 지역의 수백 개의 학교, 대학교, 칼리지가 폐쇄되었다. 심한 동상으로 인해 미국에서 약 21명이 사망했다.[6][7]
극 소용돌이는 유럽에도 영향을 미친 것으로 보인다. 예를 들어, 2013–14년 영국 겨울 홍수는 극 소용돌이가 미국과 캐나다에 심한 추위를 가져온 탓으로 여겨졌다.[8] 마찬가지로, 2009–10년과 2010–11년 겨울 영국의 심한 추위 역시 극 소용돌이 탓으로 여겨졌다.[9]
오스트레일리아에서 극 소용돌이는 "극풍" 또는 "극강하"로 알려져 있으며, 남극에서 공기를 끌어와 빅토리아, 태즈메이니아, 사우스오스트레일리아 남동부 해안, 그리고 뉴사우스웨일스 남부 절반 등에 영향을 준다.[11][12]
대한민국 역시 기후 변화와 극 소용돌이의 영향으로 겨울철 한파와 폭설, 여름철 폭염과 집중호우 등의 극한 기상 현상이 빈번해지고 있으며, 이에 대한 대비와 함께 기후 변화에 대한 적극적인 대응이 필요하다.
7. 지구 외 천체의 극 소용돌이
극 소용돌이는 지구 외에도 금성(이중 소용돌이 – 즉, 한 극에 두 개의 극 소용돌이),[42] 화성, 목성, 토성, 그리고 토성의 위성인 타이탄 등 다른 천체에서도 발견된다. 토성의 남극은 태양계에서 유일하게 알려진 뜨거운 극 소용돌이다.[43] 화성, 금성, 토성, 타이탄에도 극지방에 대기 소용돌이 구조인 극 소용돌이가 존재한다.
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