See English below

Det er siden 2000 registrert ca. 330 hendelser med ett eller flere polare lavtrykk ved Meteorologisk Institutt i Tromsø. De aller fleste av disse har en diameter på mellom 200 til 500km. Polare lavtrykk er nesten utelukkende knyttet til kaldluftsutbrudd fra isen i Arktis og de kalde områdene rundt, og til vind fra vestlig til nordøstlig retning.

Været i et polart lavtrykk

Været i et polart lavtrykk preges av sterk vind med raske økninger og vinddreininger. Av de rundt 330 hendelsene som er registrert på Vervarslinga i Tromsø siden år 2000 så er gjennomsnittlig observert maksvind er 22,1 m/s, dvs. liten storm. Ca. hvert fjerde lavtrykk (27%) har full storm eller mer, og det kraftigste som er registrert hadde ca 36 m/s (orkan) over en 12-timers periode. 

Lavtrykket i seg selv setter opp en tilnærmet symmetrisk gradientvind rundt senteret. Lavtrykket følger en luftmasse som som regel har en sørlig bevegelse, og vinden i bakkenivå blir derfor sterkest på den siden hvor vinden rundt lavtrykket 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. Polare lavtrykk har i likhet med tropiske stormer også et "øye" i senteret hvor det er tørt og klart vær og lite vind. Øyenvitneskildringer indikerer at vindøkningen fra den stille siden til den vindfulle siden i et polart lavtrykk kan gå svært raskt, fra nesten stille til storm styrke på mindre enn 10 minutter. 

Det er også tett snøfall med snøfokk og dårlige sikt- og kjøreforhold i et polart lavtrykk. Det er ikke uvanlig med sikt på godt under 100 m. Siden polare lavtrykk er knyttet til marin luft vil temperaturen sjelden bli særlig lav langs Norskekysten. Ofte kan man ha plussgrader. Dette er særlig vanlig i Nordland og Trøndelag, men siden luftmassen er såpass kald i høyden blir det gjerne snø eller sludd likevel selv om bakketemperaturen er to til tre plussgrader.

Det er vanlig med hagl i polare lavtrykk, men torden er sjelden observert. 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 også forekommer ising lenger sør. Særlig utenfor Øst-Finnmark er det flere observasjoner på ising i nordøstlig vind. 

Varsling av polare lavtrykk

Polare lavtrykk får egne farevarsler på gult nivå hvis de forventes å gi minst liten storm vindstyrke. I sjeldne tilfeller får de faregrad oransje hvis de forventes å gi mye nedbør i samme område over tid. Det blir også laget innlegg på X (Twitter). Disse blir gjerne fulgt opp med saker i lokalmedia med mer utfyllende informasjon fra meteorologene. Man kan også abonnere på varsler om polare lavtrykk fra barentswatch.no. 

Konsekvenser av polare lavtrykk

I tidligere tider var polare lavtrykk årsaken til mange dødelige skipsforlis. Den siste kjente dødsulykken er fra 2001, da en mann forulykket i et kraftig polart lavtrykk som utviklet seg utenfor Nordkvaløya i Troms. Den mest vanlige og dramatiske konsekvensen av polare lavtrykk i moderne tid er lokal snøskredfare på grunn av kombinasjonen av vind og snø. Generelt er polare lavtrykk assosiert med flere dager lange perioder med kuling eller storm snøbyger og byget og skiftende vind, tråg og sporadiske polare lavtrykk.

Været i polare lavtrykk blir vanligvis dårlig nok til å ha en betydelig innvirkning på trafikken på land og for luftfart. Til sjøs blir passasjerskip som Hurtigruten, samt kystferger og hurtigbåter innstilt, og kystfiskeflåten søker til land når et polart lavtrykk er varslet.

Klimatologi

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

De fleste polare lavtrykk beveger seg i en bane med en sørlig komponent, og en del av dem treffer kysten av Nord-Norge og Kolahalvøya. Den gjennomsnittlige levetiden er på ca. 18 timer, men det er registrert lavtrykk med en levetid på fra noen få timer til flere døgn. 

Polare lavtrykk forekommer fra oktober til mai, med høyest forekomst fra desember til mars. Det er stor variasjon i forekomst 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 i løpet av en vintersesong.

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

Polare lavtrykk dannes i dypt statisk instabile (konvektive) luftmasser med kraftige byger. I bygene er det sterk oppadgående bevegelse, noe som gir konvergens i luftlaget under skyene. Der det bare er moderat intensitet er denne konvergensen kaotisk fordelt og knyttet til de enkelte bygene. Hvis intensiteten i bygene blir kraftig nok, vil de danne et eget lavtrykk med en samlet og homogen konvergens inn mot lavtrykksenteret, og vi får et polart lavtrykk. 

For å få dannet et polart lavtrykk må altså luftsøylen være dypt instabil, og som regel er det uhindret instabilitet til opp over 500 hPa (6 km høyde). 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 over 500 hPa.
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 hPa ved positiv virvlingsadveksjon (PVA).
4. Det bør være en forstyrrelse i lave lag som kan, under påvirkning av de ovenfor nevnte faktorer, 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 nært sammen med tilførselen av følt og latent varme til det marine blandingslaget. Det er størst varmefluks der det er stor forskjell mellom hav- og lufttemperatur, f.eks nær iskanten, og forskjellen opprettholdes til en viss grad der lufta advekteres over hav med stigende overflatetemperatur. Siden det kreves nesten uhindret statisk instabilitet helt opp til over 500 hPa, er det nyttig å vurdere temperaturen i 500 hPa. Differansen mellom havtemperaturen og temperaturen i 500 hPa er mye brukt som en indikator på luftmassens statiske instabilitet. Erfaringsmessig bør denne være på minst 44℃ hvis man ser på maksimalverdien i kaldkjernen under ett. Ofte dannes de polare lavtrykkene i senteret av kaldkjernen der differansen er størst, men det er også vanlig med polare lavtrykk i randsonene for kaldkjernen, der det er både baroklin og statisk instabilitet tilstede. Hvis man tar vertikal differanse over det enkelte lavtrykkssenteret så er det derfor mer riktig med en grense på ca. 40℃. 

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 vanlig med såkalt 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.

Havbølger i polare lavtrykk

Det er gjort lite studier av havbølger knyttet til polare lavtrykk. A.P.Orimolade (2016) nevner at det er muligheter til å få såkalt ‘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) fant derimot 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. Ekstremværet Vera er det eneste polare lavtrykket som har blitt klassifisert som et ekstremvær i Norge. På oljeplattformen Norne ble det registrert opp mot 20 meter signifikant bølgehøyde i det dette lavtrykket passerte. 

Polar lows

Polar lows are small but fairly intense low-pressure systems that form north of the polar front over oceanic areas during the winter season.

Since 2000, approximately 330 events with one or more polar lows have been recorded by the Meteorological Institute in Tromsø. The vast majority of these have a diameter ranging from 200 to 500 km. Polar lows are almost exclusively associated with cold air outbreaks from the ice in the Arctic and the cold areas around it, and with wind direction from west through north to northeast.

The weather in a polar low:

The weather in a polar low is characterized by strong winds with rapid changes in speed and direction. Of the approximately 330 events recorded at the Meteorological Institute in Tromsø since 2000, the average observed maximum wind speed is 22.1 m/s or severe gale force 9. Just over a quarter of these lows (27%) reached storm force 10 or more, and the most intense recorded had approximately 36 m/s (hurricane force) over a 12-hour period.

A polar low has an approximately symmetric gradient wind around the center. At the same time, the low pressure system follows an ambient air mass that usually has a southerly movement. Therefore the surface wind becomes strongest on the side where the gradient wind acts in the same direction as the large-scale surrounding wind field, most often on the western side of the low center. On the side where the gradient wind acts in the opposite direction to the background wind field, there is correspondingly light wind. Similar to tropical storms, polar lows also have an "eye" in the center where the weather is dry and clear with calm winds. Eyewitness accounts indicate that the wind increase from the calm side to the windy side can occur very rapidly, from nearly calm to storm force in less than 10 minutes.

Polar lows are also associated with heavy snowfall with blowing snow, poor visibility and difficult driving conditions. It is not uncommon to have visibility well below 100 m. Since polar lows are associated with maritime air masses and on-shore winds, temperatures along the Norwegian coast are not very cold, typically between -5 to +3℃. However, since the air mass is cold at higher altitudes, the precipitation usually comes in the form of snow or sleet even when the surface temperatures are well above freezing.

It is common to have hail in polar lows, but thunder is rarely observed. Icing on ships is common further north in the Arctic Ocean but is less common along the Norwegian coast, since the air temperature usually is too high. Observations from Samuelsen (2018) indicate that the risk of icing is greatest when closer than about two degrees latitude from the ice edge, but that it also occurs farther south. Particularly outside East Finnmark there are several observations of icing associated with polar lows and northeasterly winds.

Forecasting polar lows:

Polar lows are forecasted with hazard warnings at yellow level if they are expected to generate winds of at least severe gale force 9. In rare cases, they may be upgraded to an orange level, especially if they are expected to produce large amounts of snow in the same area over time. Posts are also made on X (Twitter). These are often followed by articles in local media, providing more detailed information from the meteorologists. There is also a  subscription service for warnings about polar low-pressure systems from the web site barentswatch.no.

Consequences

In earlier times, polar lows were the cause of many fatal shipwrecks, but the last known fatality is from 2001, when one man perished in a violent polar low that developed close to the island of Nordkvaløya in Troms. The most dramatic consequence of polar lows in modern times is the locally severely increased risk of snow avalanches due to the combinations of wind and snow. Generally, polar low-pressure systems are associated with events with several days of showers, troughs, and sporadic polar low-pressure systems. 

The weather in polar lows usually becomes bad enough to have a significant impact on traffic on land and for aviation. At sea, passenger ships such as the Hurtigruten as well as the coastal ferries are suspended, and coastal fishing fleet usually take to the shore when a polar low is forecasted. 

Climatology

Polar lows form most commonly over the sea areas in the Arctic Ocean where there is a significant temperature gradient in the sea surface. They are most frequent from the 0-meridian to Novaya Zemlya, and from 75 N and southwards to the coast of Trondelag, but they do occur as far south as the North Sea coast. There is a concentration of polar lows in the area between Bear Island and Tromsoeflaket, likely due to the convergence zone that often forms south of Spitsbergen in northerly winds. There are gradually fewer polar lows eastwards into the Barents Sea, probably because of the colder sea surface and smaller temperature gradients in this area.

Most polar low-pressure systems move in a track with a southerly component, and many make landfall along the coast of Northern Norway or the Kola peninsula. Their lifespan can vary from a few hours to several days, with an average duration of approximately 18 hours.

Polar low-pressure systems occur from October to May, but are most common in December to March. There is significant variation in the beginning and end of the season. In some years there have been many polar low-pressure systems in November and March, but typically there are fewer in these months than in the mid-winter months. On average, there are about 14 events with one or more polar lows throughout the season. 

No trend has been observed in occurrence or intensity in polar lows since the recordings began at the Forecasting Division in Northern Norway, Tromso in 2000.

Formation pattern

To form a polar low, the air column must be deeply statically unstable, typically with an almost unimpeded instability up to 500 hPa (6 km height). Additionally, there are often elements of baroclinic instability present. Several common factors contribute to this:

1. There must be a cold air outbreak in the lower layers with a mixed marine layer. This layer becomes destabilized and heated from below as the air mass receives sensible and latent heat from the sea surface. The mixed layer is bounded upward by an inversion that separates it from the air mass above up to the tropopause.
2. There must be cold air above the marine mixed layer, and an unstable air mass from the inversion above the marine mixed layer up to at least 500 hPa. The rapid deepening of a polar low-pressure system often occurs when the inversion layer between the marine mixed layer and the layer above breaks down, allowing unimpeded instability from the sea surface and up to above 500 hPa.
3. There must be a trough in the upper levels as seen for example in the geopotential at 500 hPa. The trough acts via positive vorticity advection (PVA) to stretch and further destabilize the column up to above 500 hPa.
4. There is often a disturbance in the lower layers that is intensified into a polar low-pressure system under influence of the aforementioned factors. This is typically a trough, a Cb-cluster, an occlusion, etc.

The static instability in the air column is maintained by the supply of felt and sensible heat from the sea surface to air above. This is largest where there is a large temperature difference between the air and the sea surface, for example close to the ice edge, but it is also large where the air mass is advected over warmer sea surface. A good overall indicator of the potential for polar lows is therefore to look at the difference between sea surface temperature and temperature at 500 hPa. Experience suggests that this difference should be at least 44°C when considering the cold core as a whole. Polar lows often form at the center of the cold core where the difference is greatest. However, it is also common for polar lows to form at the edges of the cold core, where both baroclinic and static instability are present. If one considers the vertical difference at a given point, it is therefore more accurate to have a threshold of 40°C. Studies at the Forecasting Division in Northern Norway suggest that polar lows form in approximately 25% of the cold air outbreaks that meet these criteria.

It is important for the upper trough to have time to act over a certain period. A trough well north of the jet that propagates slowly and has low values of PVA is more favorable than one that follows the jetstream and moves quickly and has locally high values. It must also have a favorable position relative to the surface disturbance. In connection with polar lows, reversed vertical shear is very common. In such cases the thermal wind acts in the opposite direction of the geostrophic wind, and this means that there is more wind near the sea surface than in the layers further up in altitude. In such situations, the trough in 500 hPa lies above or slightly ahead of the surface disturbance.

Waves and the the sea-state in polar lows 

There have been few studies of ocean waves associated with polar lows. A.P. Orimolade (2016) mentions the possibility of getting so-called 'dynamic fetch', where there are relatively large and slow-moving low-pressure systems. Dynamic fetch means that a given wave train will follow the wave movement of the low-pressure system, and thus get higher individual waves than the wind speed would suggest. M. Rojo (2017), however, found observations from the North Sea and Norwegian Sea suggesting that the waves were highest where there was a high propagation speed of the low-pressure system. This is probably because the propagation speed is related to the movement of the large scale air mass. If the large scale ambient wind is strong, then the surface wind and thus the wave height will naturally also be higher. Normally, waves of 6 to 9 meters can be expected in a polar low-pressure system. The extreme weather event Vera is the only polar low-pressure system classified as extreme weather in Norway. Up to 20 meter significant wave height was recorded at Norne when this low-pressure system passed.