Oscylacja północnoatlantycka - North Atlantic oscillation

Dla zespołu rockowego, zobacz Oscylacja Północnoatlantycka (pasmo) .
Nie mylić z wielodekadowymi oscylacjami atlantyckimi .

Porównanie indeksów Nao.jpg

Oscylacja Północnego Atlantyku ( NAO ) jest zjawiskiem pogoda nad Oceanem Północnoatlantyckiego wahań różnicy ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza (SLP) między islandzki i Azorach Najwyższego . Poprzez wahania siły Niżu Islandzkiego i Wyżu Azorskiego kontroluje siłę i kierunek wiatrów zachodnich oraz położenie torów sztormowych na północnym Atlantyku.

NAO odkryto w kilku badaniach pod koniec XIX i na początku XX wieku. W przeciwieństwie do zjawiska El Niño-Southern Oscillation na Oceanie Spokojnym, NAO jest trybem w dużej mierze atmosferycznym. Jest to jeden z najważniejszych przejawów wahań klimatycznych na Północnym Atlantyku i otaczających go klimatach wilgotnych.

Oscylacja północnoatlantycka jest ściśle powiązana z oscylacją arktyczną (AO) (lub trybem pierścienia północnego (NAM)), ale nie należy jej mylić z wielodekadową oscylacją atlantycką (AMO).

Definicja

NAO ma wiele możliwych definicji. Najłatwiejsze do zrozumienia są te oparte na pomiarze średniej sezonowej różnicy ciśnienia powietrza między stacjami, takie jak:

Wszystkie te definicje mają wspólny punkt północny (ponieważ jest to jedyna stacja w regionie z długą historią) w Islandii ; i różne punkty południowe. Wszyscy próbują uchwycić ten sam wzorzec zmienności, wybierając stacje w „oku” dwóch stabilnych obszarów ciśnienia, Wyżu Azorskiego i Niżu Islandzkiego (pokazanych na grafice).

Bardziej złożona definicja, możliwa tylko przy bardziej kompletnych nowoczesnych zapisach generowanych przez numeryczną prognozę pogody , opiera się na głównej empirycznej funkcji ortogonalnej (EOF) ciśnienia powierzchniowego. Ta definicja ma wysoki stopień korelacji z definicją opartą na stacji. To z kolei prowadzi do debaty, czy NAO różni się od AO/NAM, a jeśli nie, który z tych dwóch ma być uważany za najbardziej fizyczny wyraz struktury atmosfery (w przeciwieństwie do tego, który najwyraźniej wypada). matematycznego wyrażenia).

Opis

Zimowy indeks NAO oparty na różnicy znormalizowanego ciśnienia na poziomie morza (SLP) między Lizboną w Portugalii a Stykkishólmur / Reykjavík w Islandii od 1864 roku, z wygładzeniem lessowym (czarny)

Zachodnie wiatry wiejące przez Atlantyk przynoszą do Europy wilgotne powietrze. W latach, kiedy zachodnie wiatry są silne, lata są chłodne, zimy łagodne, a deszcze są częste. Jeśli fale zachodnie są stłumione, temperatura jest bardziej ekstremalna latem i zimą, co prowadzi do fal upałów , głębokich mrozów i zmniejszonych opadów deszczu.

Stały system niżowy nad Islandią ( Niż Islandzki ) i stały system niżowy nad Azorami ( Wyż Azorski ) kontrolują kierunek i siłę zachodnich wiatrów do Europy. Względne mocne strony i pozycje tych systemów zmieniają się z roku na rok i ta zmiana jest znana jako NAO. Duża różnica w ciśnieniu na obu stacjach (rok o wysokim wskaźniku, oznaczany NAO+) prowadzi do wzmożonych kierunków zachodnich, aw konsekwencji chłodnych lat i łagodnych i mokrych zim w Europie Środkowej i jej atlantyckiej fasadzie. W przeciwieństwie do tego, jeśli wskaźnik jest niski (NAO-), zachody są stłumione, obszary północnej Europy cierpią na mroźne i suche zimy, a sztormy kierują się na południe w kierunku Morza Śródziemnego . Powoduje to zwiększoną aktywność burz i opadów deszczu w południowej Europie i Afryce Północnej.

Zwłaszcza w miesiącach od listopada do kwietnia NAO odpowiada za znaczną część zmienności pogody w regionie Północnego Atlantyku, wpływając na zmiany prędkości i kierunku wiatru, zmiany rozkładu temperatury i wilgotności oraz intensywność, liczbę i przebieg burz. Badania sugerują teraz, że NAO może być bardziej przewidywalny niż wcześniej zakładano, a umiejętne prognozy zimowe mogą być możliwe dla NAO.

Toczy się debata na temat tego, jak bardzo NAO wpływa na krótkoterminową pogodę w Ameryce Północnej. Chociaż większość zgadza się, że wpływ NAO jest znacznie mniejszy na Stany Zjednoczone niż na Europę Zachodnią, uważa się również, że NAO wpływa na pogodę w większości górnych, centralnych i wschodnich obszarów Ameryki Północnej. Zimą, kiedy wskaźnik jest wysoki (NAO+), Wyż Azorów przyciąga silniejszą cyrkulację południowo-zachodnią nad wschodnią częścią kontynentu północnoamerykańskiego, co zapobiega opadaniu powietrza arktycznego na południe (do Stanów Zjednoczonych na południe od 40 szerokości geograficznej). W połączeniu z El Niño, efekt ten może spowodować znacznie cieplejsze zimy na górnym środkowym zachodzie i Nowej Anglii , ale wpływ na południe tych obszarów jest dyskusyjny. I odwrotnie, gdy wskaźnik NAO jest niski (NAO-), górna środkowa i północno-wschodnia część Stanów Zjednoczonych może narazić się na wybuchy zimowych chłodów bardziej niż norma z towarzyszącymi silnymi burzami śnieżnymi. Uważa się, że latem silny NAO- przyczynia się do osłabienia strumienia strumieniowego, który normalnie wciąga systemy strefowe do basenu atlantyckiego, przyczyniając się znacząco do nadmiernie długotrwałych fal upałów nad Europą, jednak ostatnie badania nie wykazują dowodów na te powiązania.

Nowsze badania wykazały, że składniki (siła ośrodków nacisku i lokalizacje) NAO są bardziej skuteczne w badaniu związków z sezonową i subsezonową zmiennością klimatu w Europie, Ameryce Północnej i regionie Morza Śródziemnego.

Wpływ na poziom morza Północnego Atlantyku

Przy dodatnim wskaźniku NAO (NAO+), regionalna redukcja ciśnienia atmosferycznego powoduje regionalny wzrost poziomu morza ze względu na „odwrotny efekt barometru”. Efekt ten jest ważny zarówno dla interpretacji historycznych zapisów poziomu morza, jak i prognoz przyszłych trendów poziomu morza, ponieważ średnie wahania ciśnienia rzędu milibarów mogą prowadzić do wahań poziomu morza rzędu centymetrów.

huragany północnoatlantyckie

Zobacz także: sezony huraganów sprzed 1600 atlantyckich

Kontrolując pozycję Wyżu Azorskiego, NAO wpływa również na kierunek ogólnych ścieżek sztormów dla głównych cyklonów tropikalnych na Północnym Atlantyku : położenie Wyżu Azorskiego dalej na południe powoduje, że sztormy docierają do Zatoki Meksykańskiej , podczas gdy pozycja północna pozwala im śledzić północnoamerykańskie wybrzeże Atlantyku.

Jak wykazały badania paleotempestologiczne , kilka większych huraganów uderzyło w wybrzeże Zatoki Perskiej w latach 3000-1400 pne i ponownie w ostatnim tysiącleciu. Te okresy spoczynku były oddzielone okresem nadpobudliwości w latach 1400 p.n.e. – 1000 r., kiedy wybrzeże Zatoki Perskiej było często nawiedzane przez katastrofalne huragany, a prawdopodobieństwo ich wyjścia na ląd wzrosło 3-5 razy.

Efekty ekologiczne

Do niedawna NAO znajdowała się w ogólnie bardziej pozytywnym reżimie od późnych lat 70., przynosząc chłodniejsze warunki na północno-zachodnim Atlantyku, co było związane z kwitnącą populacją krabów śnieżnych z Morza Labradorskiego , które mają optymalne niskie temperatury.

Ocieplenie Morza Północnego przez NAO+ zmniejsza przeżywalność larw dorsza, które znajdują się w górnej granicy tolerancji temperaturowej, podobnie jak ochłodzenie Morza Labradorskiego, gdzie larwy dorsza znajdują się w dolnej granicy temperatury. Chociaż nie jest to czynnik krytyczny, szczyt NAO+ na początku lat 90. mógł przyczynić się do załamania połowów dorsza w Nowej Fundlandii .

Na wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych NAO+ powoduje wyższe temperatury i zwiększone opady, a tym samym cieplejsze, mniej zasolone wody powierzchniowe. Zapobiega to upwellingowi bogatemu w składniki odżywcze, który zmniejsza produktywność. Zmniejszony połów dorsza dotyczy Georges Bank i Zatoki Maine .

Siła NAO jest również wyznacznikiem fluktuacji populacji intensywnie badanych owiec sojowych .

Co dziwne, Jonas i Joern (2007) znaleźli silny sygnał między NAO a składem gatunkowym konika polnego na preriach wysokich traw w środkowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych. Odkryli, że chociaż NAO nie wpływa znacząco na pogodę na środkowym zachodzie, nastąpił znaczny wzrost liczebności pospolitych gatunków koników polnych (tj. Hypochlora alba, Hesperotettix spp., Phoetaliotes nebrascensis, M. scudderi, M. keeleri i Pseudopomala brachyptera ) po zimach w fazie pozytywnej NAO oraz znaczny wzrost liczebności mniej pospolitych gatunków (tj. Campylacantha olivacea, Melanoplus sanguinipes, Mermiria picta, Melanoplus packardii i Boopedon gracile ) po zimach w negatywnej fazie NAO. Uważa się, że jest to pierwsze badanie pokazujące związek między NAO a owadami lądowymi w Ameryce Północnej.

Zima 2009-10 w Europie

Zima 2009-10 w Europie była niezwykle zimna. Przypuszcza się, że może to być spowodowane kombinacją niskiej aktywności słonecznej, ciepłej fazy oscylacji El Niño-południowej i silnej wschodniej fazy oscylacji quasi-dwuletniej, które występują jednocześnie. Met Office poinformował, że w Wielkiej Brytanii, na przykład, nie doświadczył jej najzimniejsze zimy przez 30 lat. Zbiegło się to z wyjątkowo negatywną fazą NAO. Analiza opublikowana w połowie 2010 r. potwierdziła, że ​​w grę wchodziło jednoczesne zdarzenie „ El Niño ” i rzadkie występowanie skrajnie negatywnego NAO, co stało się znane jako „Hybrid El Niño”.

Jednak w czasie zimy 2010-11 w Europie Północnej i Zachodniej , na islandzki , zwykle umieszczony na zachód od Islandii i Grenlandii na wschód, regularnie pojawiał się na wschodzie Islandii i tak wolno wyjątkowo zimnego powietrza do Europy z Arktyki. Silny obszar wysokiego ciśnienia początkowo znajdował się nad Grenlandią , odwracając normalny wzorzec wiatru na północno-zachodnim Atlantyku, tworząc wzór blokujący kierujący ciepłe powietrze do północno-wschodniej Kanady i zimne powietrze do Europy Zachodniej, jak miało to miejsce podczas poprzedniej zimy. Miało to miejsce podczas sezonu La Niña i jest związane z rzadką anomalią dipolową w Arktyce .

W północno-zachodniej części Atlantyku obie te zimy były łagodne, zwłaszcza 2009–2010, który był najcieplejszy w Kanadzie. Zima 2010-2011 była szczególnie wyższa od normy w północnych regionach Arktyki tego kraju.

Prawdopodobieństwo mroźnych zim z dużą ilością śniegu w Europie Środkowej wzrasta, gdy latem Arktyka jest pokryta mniejszą ilością lodu morskiego. Naukowcy z Poczdamskiej Jednostki Badawczej Instytutu Badań Polarnych i Morskich im. Alfreda Wegenera w Helmholtz Association odszyfrowali mechanizm, w którym kurcząca się letnia pokrywa lodu morskiego zmienia strefy ciśnienia powietrza w atmosferze Arktyki i wpływa na europejską zimową pogodę.

Jeżeli latem dochodzi do topnienia lodu morskiego Arktyki na dużą skalę, co zaobserwowano w ostatnich latach, nasilają się dwa ważne efekty. Po pierwsze, cofnięcie się jasnej powierzchni lodu ujawnia ciemniejszy ocean, powodując, że latem nagrzewa się on bardziej pod wpływem promieniowania słonecznego ( mechanizm sprzężenia zwrotnego lód-albedo ). Po drugie, zmniejszona pokrywa lodowa nie może już zapobiegać uwalnianiu do atmosfery ciepła zmagazynowanego w oceanie ( efekt pokrywy ). W wyniku zmniejszonej pokrywy lodu morskiego powietrze nagrzewa się bardziej niż kiedyś, zwłaszcza jesienią i zimą, ponieważ w tym okresie ocean jest cieplejszy niż atmosfera.

Ocieplenie powietrza przy ziemi prowadzi do ruchów wznoszących, a atmosfera staje się mniej stabilna. Jednym z tych wzorców jest różnica ciśnień powietrza między Arktyką a średnimi szerokościami geograficznymi: tak zwana oscylacja arktyczna z wzlotami na Azorach i niżami na Islandii, znanymi z raportów pogodowych. Jeśli ta różnica jest duża, wystąpi silny wiatr zachodni, który zimą przenosi ciepłe i wilgotne masy powietrza atlantyckiego aż do Europy. W fazie ujemnej, kiedy różnice ciśnień są niewielkie, zimne powietrze arktyczne może łatwo przenikać na południe przez Europę, nie zakłócając go zwykłymi kierunkami zachodnimi, jak to często miało miejsce w ciągu ostatnich trzech zim. Obliczenia modelowe pokazują, że różnica ciśnień powietrza ze zmniejszoną pokrywą lodu morskiego w arktycznym lecie jest osłabiona następnej zimy, umożliwiając arktyczne zimno zepchnięcie się do średnich szerokości geograficznych.

Zima 2015-16 w Europie

Pomimo jednego z najsilniejszych El Nino, jakie kiedykolwiek zarejestrowano na Pacyfiku, zimą 2015-2016 nad Europą panowała w dużej mierze pozytywna Oscylacja Północnoatlantycka. Na przykład Cumbria w Anglii zarejestrowała jeden z najbardziej mokrych miesięcy w historii. Tymczasem Wyspy Maltańskie na Morzu Śródziemnym odnotowały jeden z najbardziej suchych lat, jakie kiedykolwiek odnotowano do początku marca, ponieważ średnia krajowa wyspy wynosiła do tej pory tylko 235 mm, a niektóre obszary odnotowały nawet mniej niż 200 mm.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki