Le mouvement des masses d’air se fait dans le sens anti-horaire dans l’hémisphère nord, et dans le sens horaire dans l’hémisphère sud (sous l’effet de la force de Coriolis). Cette masse d’air froid s’installe dans la stratosphère (10 à 50 km d’altitude). Bien en dessous, au sommet de la calotte glaciaire antarctique, entre 3 800 et 4 050 mètres d’altitude, les températures pouvant descendre jusqu’à -98 °C, températures favorisées par le vortex polaire.

Le vortex polaire se forme à partir de la différence de température entre l’équateur et les pôles. Cette différence est plus faible en été, le tourbillon de vent s’affaiblit. En hiver, il s’intensifie car la lumière du soleil n’atteint plus les hautes latitudes pendant la nuit polaire. Le tourbillon peut atteindre un rayon de 1 000 km. Sa rotation rapide permet à l’air glacial de rester près du pôle.

Le jet-stream (courant d’altitude) se positionne plutôt entre 10 et 12 km, dans la troposphère. C’est également un vortex situé au-dessus des pôles. C’est une ceinture de vents très puissants qui se déplacent vers l’est, séparant l’air tropical chaud de l’air polaire très froid.

Le vortex polaire n’est pas stable. Il présente des déformations liées à de fortes et soudaines modifications de sa température, provoquant de rapides descentes d’air froid vers les latitudes tempérées en Amérique du Nord ou en Europe.

Cette circulation rapide des masses d’air permet, en temps normal, de maintenir l’air froid à des latitudes élevées près du pôle, mais il arrive que le vortex soit déstabilisé. C’est ainsi qu’avec un réchauffement stratosphérique soudain (quelques jours), une partie du vortex peut alors descendre vers les latitudes plus basses et un dôme d’air glacial avec lui, pouvant déclencher des bombes cyclonique aux latitudes plus basses.