Североатлантическое колебание - North Atlantic oscillation

Для рок-группы см North Atlantic Oscillation (группа) .
Не путать с атлантическими многомесячными колебаниями .

Сравнение индексов Nao.jpg

Североатлантическое колебание ( САК ) представляет собой явление погоды по Северной Атлантике флуктуаций разности атмосферного давления на уровне моря (SLP) между исландским Low и Азорским максимумом . Благодаря колебаниям силы Исландского минимума и Азорского максимума, он контролирует силу и направление западных ветров и расположение штормовых путей через Северную Атлантику.

NAO была обнаружена в результате нескольких исследований в конце 19-го и начале 20-го веков. В отличие от явления Эль-Ниньо – Южного колебания в Тихом океане, САК является преимущественно атмосферным режимом. Это одно из наиболее важных проявлений колебаний климата в Северной Атлантике и окружающем влажном климате.

Североатлантическое колебание тесно связано с арктическим колебанием (AO) (или северным кольцевым режимом (NAM)), но его не следует путать с атлантическим многодекадным колебанием (AMO).

Определение

У NAO есть несколько возможных определений. Легче всего понять те, которые основаны на измерении средней сезонной разницы атмосферного давления между станциями, например:

Все эти определения имеют одну и ту же северную точку (потому что это единственная станция в регионе с долгой историей) в Исландии ; и различные южные точки. Все пытаются уловить одну и ту же модель изменения, выбирая станции в «глазах» двух областей стабильного давления, Азорского максимума и Исландского минимума (показаны на графике).

Более сложное определение, возможное только с более полными современными записями, полученными путем численного прогноза погоды , основано на главной эмпирической ортогональной функции (EOF) приземного давления. Это определение имеет высокую степень корреляции с определением на основе станции. Затем это приводит к дебатам относительно того, отличается ли NAO от AO / NAM, и если нет, то какое из двух следует считать наиболее физически обоснованным выражением структуры атмосферы (в отличие от того, которое наиболее явно выпадает из поля зрения). математического выражения).

Описание

Зимний индекс САК, основанный на разнице нормализованного давления на уровне моря (SLP) между Лиссабоном , Португалия и Стиккисхольмур / Рейкьявик , Исландия, с 1864 г., со сглаживанием лёсса (черный)

Западные ветры, дующие через Атлантику, приносят влажный воздух в Европу. В годы с сильным западным ветром лето прохладное, зима мягкая и часты дожди. Если западные ветры подавлены, температура летом и зимой становится более экстремальной, что приводит к аномальной жаре , морозам и сокращению количества осадков.

Постоянная система низкого давления над Исландией ( Исландский минимум ) и постоянная система высокого давления над Азорскими островами ( Азорский максимум ) контролируют направление и силу западных ветров в Европу. Относительные силы и позиции этих систем меняются из года в год, и это изменение известно как NAO. Большая разница в давлении на двух станциях (год с высоким индексом, обозначенный NAO +) приводит к увеличению количества западных ветров и, как следствие, к прохладному лету и мягкой и влажной зиме в Центральной Европе и на ее атлантическом фасаде. Напротив, если индекс низкий (NAO-), западные ветры подавляются, северные районы Европы страдают от холодных засушливых зим, а штормы распространяются на юг в сторону Средиземного моря . Это приводит к усилению штормовой активности и увеличению количества осадков в южной Европе и Северной Африке.

В частности, в период с ноября по апрель, NAO несет ответственность за большую часть изменчивости погоды в Североатлантическом регионе, влияя на скорость и направление ветра, изменения температуры и распределения влажности, а также интенсивность, количество и продолжительность штормов. В настоящее время исследования показывают, что САК может быть более предсказуемой, чем предполагалось ранее, и что для нее могут быть возможны умелые зимние прогнозы.

Есть некоторые дебаты относительно того, насколько сильно NAO влияет на краткосрочную погоду над Северной Америкой. Хотя большинство согласны с тем, что влияние САК гораздо меньше на Соединенные Штаты, чем на Западную Европу, считается, что САК также влияет на погоду в большей части верхних центральных и восточных районов Северной Америки. Зимой, когда индекс высокий (NAO +), Азорский максимум вызывает более сильную юго-западную циркуляцию над восточной половиной североамериканского континента, что предотвращает погружение арктического воздуха на юг (в Соединенные Штаты к югу от 40 широты). В сочетании с Эль-Ниньо этот эффект может вызвать значительно более теплые зимы в верхней части Среднего Запада и Новой Англии , но влияние на юг этих областей является спорным. И наоборот, когда индекс NAO низкий (NAO-), верхние центральные и северо-восточные районы США могут подвергаться зимним холодам в большей степени, чем обычно, с соответствующими сильными метелями. Летом считается, что сильная САК способствует ослаблению струйного течения, которое обычно втягивает зональные системы в Атлантический бассейн, внося значительный вклад в чрезмерно продолжительные волны тепла над Европой, однако недавние исследования не показывают доказательств этой связи.

Более поздние исследования показали, что компоненты (сила центров давления и местоположения) САК более эффективны для изучения взаимосвязей с сезонной и субсезонной изменчивостью климата в Европе, Северной Америке и Средиземноморском регионе.

Воздействие на уровень моря в Северной Атлантике

При положительном индексе САК (НАК +) региональное снижение атмосферного давления приводит к региональному повышению уровня моря из-за «эффекта обратного барометра». Этот эффект важен как для интерпретации исторических данных об уровне моря, так и для прогнозов будущих трендов уровня моря, поскольку колебания среднего давления порядка миллибар могут привести к колебаниям уровня моря порядка сантиметров.

Североатлантические ураганы

Смотрите также: Сезоны ураганов в Атлантике до 1600 г.

Контролируя положение Азорского возвышения, САК также влияет на направление общих штормовых путей для основных тропических циклонов в Северной Атлантике : положение Азорского возвышения дальше на юг имеет тенденцию вызывать штормы в Мексиканский залив , тогда как северное положение позволяет им отслеживать Атлантическое побережье Северной Америки.

Как показали палеотемпестологические исследования, несколько крупных ураганов обрушились на побережье Персидского залива в течение 3000–1400 гг. До н.э. и снова в течение последнего тысячелетия. Эти периоды покоя были разделены периодом гиперактивности в течение 1400 г. до н.э. - 1000 г. н.э., когда побережье Персидского залива часто обрушивалось на катастрофические ураганы, и вероятность их выхода на сушу увеличилась в 3-5 раз.

Экологические эффекты

До недавнего времени с конца 1970-х годов в САК был в целом более благоприятный режим, что привело к более холодным условиям в Северо-Западной Атлантике, что было связано с процветающими популяциями снежных крабов Лабрадорского моря , которые имеют низкий температурный оптимум.

Нагревание в Северном море с помощью NAO + снижает выживаемость личинок трески, которые находятся на верхних границах их температурной устойчивости, равно как и похолодание в Лабрадорском море, где личинки трески находятся на нижних предельных значениях температуры. Хотя это и не является решающим фактором, пик NAO + в начале 1990-х годов мог способствовать краху промысла трески на Ньюфаундленде .

На восточном побережье США NAO + вызывает более высокие температуры и увеличение количества осадков, и, следовательно, более теплые и менее соленые поверхностные воды. Это предотвращает апвеллинг, богатый питательными веществами, который снижает продуктивность. Сокращение улова трески сказывается на банке Джорджес и заливе Мэн .

Сила САК также является определяющим фактором в колебаниях численности интенсивно изученных соевых овец .

Как ни странно, Джонас и Джерн (2007) обнаружили сильный сигнал между САК и видовым составом кузнечиков в высокотравных прериях Среднего Запада США. Они обнаружили, что, хотя САК не оказывает значительного влияния на погоду на Среднем Западе, наблюдалось значительное увеличение численности обычных видов кузнечиков (например, Hypochlora alba, Hesperotettix spp., Phoetaliotes nebrascensis, M. scudderi, M. keeleri и Pseudopomala). brachyptera ) после зимы во время положительной фазы САК и значительного увеличения численности менее распространенных видов (например, Campylacantha olivacea, Melanoplus sanguinipes, Mermiria picta, Melanoplus packardii и Boopedon gracile ) после зимы во время отрицательной фазы САК. Считается, что это первое исследование, показывающее связь между САК и наземными насекомыми в Северной Америке.

Зима 2009–2010 годов в Европе

Зима 2009-10 в Европе было необычно холодно. Предполагается, что это может быть связано с сочетанием низкой солнечной активности, теплой фазы Эль-Ниньо – Южного колебания и сильной восточной фазы квазидвухлетнего колебания, происходящих одновременно. Метеобюро сообщило , что в Великобритании, например, испытала самую холодную зиму в течение 30 лет. Это совпало с исключительно негативной фазой развития НАО. Анализ, опубликованный в середине 2010 года, подтвердил, что одновременное явление « Эль-Ниньо » и редкое проявление крайне негативной САК были связаны, что стало известно как «гибридное Эль-Ниньо».

Тем не менее, в течение зимы 2010-11 годов в Северной и Западной Европе , в исландском низкой , как правило , расположены к западу от Исландии и к востоку от Гренландии, регулярно появлялись на востоке Исландии и так разрешено исключительно холодный воздух в Европу из Арктики. Изначально над Гренландией находилась сильная зона высокого давления , которая меняла направление нормального ветра в северо-западной части Атлантического океана, создавая блокирующую картину, направляя теплый воздух в северо-восточную Канаду, а холодный - в Западную Европу, как это было в течение предыдущей зимы. Это произошло во время сезона Ла-Нинья и связано с редкой арктической дипольной аномалией .

В северо-западной части Атлантики обе эти зимы были мягкими, особенно 2009–2010 гг., Которые были самыми теплыми из зарегистрированных в Канаде. Зима 2010-2011 годов была особенно выше нормы в северных арктических регионах этой страны.

Вероятность холодной зимы с большим количеством снега в Центральной Европе возрастает, если летом Арктика покрыта меньшим количеством морского льда. Ученые Потсдамского исследовательского подразделения Института полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера при Ассоциации Гельмгольца расшифровали механизм, согласно которому сокращение летнего морского ледяного покрова изменяет зоны атмосферного давления в атмосфере Арктики и влияет на зимнюю погоду в Европе.

Если летом происходит особенно крупномасштабное таяние арктических морских льдов, как это наблюдалось в последние годы, усиливаются два важных эффекта. Во-первых, отступление светлой ледяной поверхности открывает более темный океан, заставляя его летом больше нагреваться из-за солнечной радиации ( механизм обратной связи лед – альбедо ). Во-вторых, уменьшение ледяного покрова больше не может препятствовать выбросу тепла, накопленного в океане, в атмосферу ( эффект крышки ). В результате уменьшения морского ледяного покрова воздух нагревается сильнее, чем раньше, особенно осенью и зимой, потому что в этот период океан теплее атмосферы.

Нагревание воздуха у земли приводит к восходящим движениям, и атмосфера становится менее стабильной. Одна из этих закономерностей - разница в давлении воздуха между Арктикой и средними широтами: так называемые арктические колебания с азорскими максимумами и исландскими минимумами, известными из сводок погоды. Если эта разница высока, то в результате возникнет сильный западный ветер, который зимой унесет теплые и влажные атлантические воздушные массы прямо в Европу. В отрицательной фазе, когда перепады давления невелики, холодный арктический воздух может легко проникнуть на юг через Европу, не прерываясь обычными западными ветрами, как это часто происходило в течение последних трех зим. Модельные расчеты показывают, что разница в давлении воздуха с уменьшением ледяного покрова летом в Арктике ослабляется следующей зимой, что позволяет холодам Арктики опускаться до средних широт.

Зима 2015–16 годов в Европе

Несмотря на одно из самых сильных Эль-Ниньо, когда-либо зарегистрированных в Тихом океане, зимой 2015–2016 годов над Европой преобладала в значительной степени положительная Североатлантическая осцилляция. Например, в Камбрии в Англии был зарегистрирован один из самых дождливых месяцев за всю историю наблюдений. Между тем, на Мальтийских островах в Средиземном море был зарегистрирован один из самых засушливых лет, когда-либо зарегистрированных до начала марта, поскольку средний национальный показатель острова на сегодняшний день составлял всего 235 мм, а в некоторых областях - даже менее 200 мм.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки