في طبقات الجو العليا فوق القطبين، تدور دوامة واسعة النطاق من الهواء البارد عبر طبقة الستراتوسفير الشتوية والتروبوسفير العليا. هذه الدوامة هي الدوامة القطبية، وهي سمة طبيعية لموسم البرد، وليست ظاهرة عابرة.

عندما تكون الدوامة قوية ومستقرة، يبقى الهواء البارد محصورًا بالقرب من القطبين. وعندما تضعف أو تتشوه، قد تتسرب كتل من الهواء البارد جنوبًا إلى خطوط العرض المتوسطة، مما يُسبب موجات برد شديدة. وتُعدّ ظاهرة الاحترار المفاجئ في طبقة الستراتوسفير إحدى الآليات التي تُعطّل الدوامة.

تُصوّر التغطية الإعلامية أحيانًا الدوامة القطبية كحدث نادر، مع أنها ظاهرة حاضرة كل شتاء. ما يختلف هو قوتها ومدى تأثيرها على طقس سطح الأرض. يدرس الباحثون الروابط بين الدوامة الستراتوسفيرية وأنماط الطقس في طبقة التروبوسفير لتحسين التنبؤات الجوية طويلة المدى.

تتتبع بيانات الأقمار الصناعية والبالونات الدوامة طوال فصل الشتاء.