Oscylacja arktyczna - Arctic oscillation

Pozytywne i negatywne fazy Oscylacji Arktycznej

Arctic oscylacji ( AO ) lub Northern Annular Tryb / Northern Hemisphere Tryb pierścieniowy ( NAM ) jest zjawiskiem pogoda na biegunach arktycznych na północ od 20 stopni szerokości geograficznej. Jest to ważny sposób zmienności klimatu na półkuli północnej. Analog półkuli południowej nazywany jest oscylacją antarktyczną lub trybem pierścienia południowego (SAM). Wskaźnik zmienia się w czasie bez szczególnej okresowości i charakteryzuje się niesezonowymi anomaliami ciśnienia na poziomie morza o jednym znaku w Arktyce, zrównoważonymi anomaliami o przeciwnym znaku, których środek znajduje się na około 37–45° N.

Oscylacja Północnego Atlantyku (NAO) jest bliskim krewnym oscylacji arktycznej. Trwa debata na temat tego, czy jedno czy drugie jest bardziej fundamentalnie reprezentatywne dla dynamiki atmosfery. NAO może być identyfikowany w bardziej znaczący fizycznie sposób, co może mieć większy wpływ na mierzalne skutki zmian w atmosferze.

Opis

Schemat ładowania Oscylacji Arktycznej

Oscylacja arktyczna pojawia się jako pierścieniowaty (lub „pierścieniowy”) wzór anomalii ciśnienia na poziomie morza wyśrodkowanych na biegunach. Obecność kontynentów i dużych mas lądowych zaburza strukturę pierścieniową na biegunie arktycznym, podczas gdy anomalie otaczające biegun antarktyczny są prawie okrągłe.

Oscylacja arktyczna jest uważana przez klimatologów za przyczynowo powiązana z globalnymi wzorcami pogodowymi (a tym samym częściowo przewidująca) . Klimatolog NASA James E. Hansen w następujący sposób wyjaśnił mechanizm, za pomocą którego oscylacja Arktyki wpływa na pogodę w punktach tak odległych od Arktyki (należy jednak zauważyć, że wyjaśnienie Hansena jest błędne: ciśnienie w Arktyce jest niskie w dodatniej fazie AO, co konfiguracja poprawia również strumień strumienia):

Stopień, w jakim powietrze arktyczne przenika do średnich szerokości geograficznych, jest powiązany ze wskaźnikiem AO, który jest definiowany przez wzorce ciśnienia atmosferycznego na powierzchni. Gdy wskaźnik AO jest dodatni, ciśnienie powierzchniowe w rejonie polarnym jest wysokie. Pomaga to prądowi strumieniowemu na środkowej szerokości geograficznej silnie i konsekwentnie wiać z zachodu na wschód, utrzymując w ten sposób zimne arktyczne powietrze zamknięte w regionie polarnym. Kiedy wskaźnik AO jest ujemny, w regionie polarnym występuje zwykle niskie ciśnienie, słabsze wiatry strefowe i większy ruch lodowatego powietrza polarnego na środkowe szerokości geograficzne”.

Indeks oscylacji arktycznej jest definiowany za pomocą dziennych lub miesięcznych anomalii wysokości geopotencjału 1000 hPa od szerokości geograficznej 20° N do 90° N. Anomalie są rzutowane na wzór obciążenia oscylacjami arktycznymi, który jest zdefiniowany jako pierwsza empiryczna funkcja ortogonalna (EOF) miesięczna średnia wysokość geopotencjalna 1000 hPa w okresie 1979-2000. Szeregi czasowe są następnie normalizowane za pomocą odchylenia standardowego indeksu średniej miesięcznej .

Szeregi czasowe Arctic Oscillation dla wydłużonego okresu od grudnia do marca (DJFM), sezonu zimowego 1899–2011.

Okresowość

Przez większość ostatniego stulecia oscylacja w Arktyce przechodziła naprzemiennie z fazą pozytywną i negatywną. Dane wykorzystujące 60-dniową średnią bieżącą wskazują, że od lat 70. oscylacja ma tendencję do bardziej pozytywnej fazy, choć w ostatniej dekadzie wykazywała tendencję do bardziej neutralnego stanu. Oscylacja nadal waha się stochastycznie między wartościami ujemnymi i dodatnimi w dziennych, miesięcznych, sezonowych i rocznych skalach czasowych, chociaż meteorolodzy osiągnęli wysoki poziom dokładności predykcyjnej prognoz krótkoterminowych. Korelacja między rzeczywistymi obserwacjami a 7-dniową średnią prognoz Global Forecast System ( zespół prognoz AO) wynosi około 0,9.

Ta strefowo symetryczna huśtawka pomiędzy ciśnieniami na poziomie morza w polarnych i umiarkowanych szerokościach geograficznych została po raz pierwszy zidentyfikowana przez Edwarda Lorenza i nazwana w 1998 roku przez Davida WJ Thompsona i Johna Michaela Wallace'a .

Oddziaływania

AO Od grudnia do marca wzór temperatury.

AO od grudnia do marca wzór opadów.

Narodowy Snow and Ice Data Center opisuje skutki oscylacji arktycznej w niektórych szczegółach. W fazie dodatniej wyższe ciśnienie na średnich szerokościach geograficznych powoduje burze oceaniczne dalej na północ, a zmiany we wzorcu cyrkulacji przynoszą wilgotniejszą pogodę na Alasce , Szkocji i Skandynawii , a także suchsze warunki na zachodnich Stanach Zjednoczonych i na Morzu Śródziemnym . W fazie dodatniej mroźne zimowe powietrze nie sięga tak daleko do środka Ameryki Północnej, jak miałoby to miejsce w ujemnej fazie oscylacji. Dzięki temu większość Stanów Zjednoczonych na wschód od Gór Skalistych jest cieplejsza niż zwykle, ale Grenlandia i Nowa Fundlandia są zimniejsze niż zwykle. Wzorce pogodowe w fazie negatywnej są generalnie „przeciwne” do tych z fazy pozytywnej.

Klimatolodzy rutynowo odwołują się teraz do oscylacji arktycznej w swoich oficjalnych publicznych wyjaśnieniach ekstremalnych warunków pogodowych. Poniższe oświadczenie z Narodowego Oceanic i Atmospheric Administration „s National Climatic Data Center : State of the Climate grudnia 2010 roku , który używa wyrażenia "negatywne Arctic oscylacji" cztery razy, jest bardzo reprezentatywna dla tej rosnącej tendencji:

„Zimne arktyczne powietrze ogarnęło zachodnią Europę w pierwszych trzech tygodniach grudnia. Dwie duże burze śnieżne, oblodzenie i mroźne temperatury spowodowały spustoszenie w większości regionu… Surowa zimowa pogoda została przypisana ujemnej oscylacji arktycznej, która jest wzorzec klimatyczny, który wpływa na pogodę na półkuli północnej. Bardzo trwały, silny grzbiet wysokiego ciśnienia lub „system blokujący” w pobliżu Grenlandii pozwolił zimnemu arktycznemu powietrzu osunąć się na południe do Europy. Europa nie była jedynym regionem na półkuli północnej dotkniętym przez Oscylacja Arktyczna. Duża burza śnieżna i mroźne temperatury wpłynęły na znaczną część Środkowego Zachodu Stanów Zjednoczonych w dniach 10–13 grudnia…”

Wydarzenia roku 2010

Kolejna dość graficzna ilustracja skutków negatywnej fazy oscylacji miała miejsce w lutym 2010 roku. W tym miesiącu oscylacja arktyczna osiągnęła najbardziej ujemną średnią miesięczną wartość na poziomie około -4,266 w całej erze po 1950 roku (okres dokładnego prowadzenia ewidencji). Miesiąc ten charakteryzował się trzema oddzielnymi historycznymi burzami śnieżnymi w regionie środkowoatlantyckim Stanów Zjednoczonych. Pierwszy burzy wytrąca 25 cali (640 mm) w Baltimore, Maryland lutego 5-6, a drugi burzy wytrąca 19,5 cali (500 mm) w dniach 9-10 lutego. W Nowym Jorku oddzielna burza osiadła 20,9 cala (530 mm) w dniach 25-26 lutego. Kolejna burza śnieżna ogarnęła Katalonię i sąsiednie departamenty francuskie ( Langwedocja-Rousillon , Midi-Pyrenées ) 8 marca, zostawiając 60 cm śniegu w Gironie . Ten rodzaj burzy śnieżnej jest uważany za wysoce anomalny i tak ekstremalny, jak sama ujemna wartość oscylacji Arktyki. Te ujemne wartości AO w 2010 roku i po następnej zimie pozwoliły zimniejszemu powietrzu na penetrację znacznie dalej na południe niż zwykle na subtropikalną południową Florydę, co przyniosło rekordowo niskie temperatury i miesiące zarejestrowane w wielu lokalizacjach oraz najchłodniejsze średnie miesięczne minimalne temperatury dla Luty, marzec i grudzień tego roku na tropikalnej plaży w Cancún , do ponad 4 stopni poniżej średniej z okresu klimatycznego.

Największa ujemna wartość oscylacji arktycznej od 1950 r. w styczniu wyniosła -3,767 w 1977 r., co zbiegło się z najniższą średnią temperaturą stycznia w Nowym Jorku, Waszyngtonie, Baltimore i wielu innych miejscach na środkowym Atlantyku w tym okresie. chociaż styczniowe oscylacje w Arktyce były ujemne tylko w 60,6% czasu między 1950 a 2010 rokiem, dziewięć z dziesięciu najzimniejszych stycznia w Nowym Jorku od 1950 roku zbiegło się z ujemnymi oscylacjami w Arktyce.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne