Арктическое колебание - Arctic oscillation

Положительные и отрицательные фазы Арктического колебания

В Арктическое колебание (АО) или Северный кольцевой режим/Кольцевой режим северного полушария (NAM) - погодное явление на полярных полюсах к северу от 20 градусов широты. Это важный режим изменчивости климата для Северного полушария. Аналог южного полушария называется Антарктическое колебание или Южный кольцевой режим (SAM). Индекс изменяется во времени без особой периодичности и характеризуется несезонностью. давление на уровне моря аномалии одного знака в Арктике, уравновешенные аномалиями противоположного знака с центром примерно на 37–45 ° с.[1]

В Североатлантическое колебание (САК) - близкий родственник арктической осцилляции. Ведутся споры о том, является ли тот или другой более фундаментальным представителем динамики атмосферы. НАО можно идентифицировать более физически значимым способом, который может иметь большее влияние на измеримые эффекты изменений в атмосфере.[2]

Описание

Схема нагрузки Arctic Oscillation[3]

Колебания в Арктике выглядят как кольцевая (или «кольцевая») модель аномалий давления на уровне моря с центрами на полюсах. Присутствие континентов и больших массивов суши нарушает кольцевую структуру на Арктическом полюсе, а аномалии, окружающие антарктический полюс, имеют почти круглую форму.

Климатологи считают, что арктические колебания причинно связаны с (и, таким образом, частично предсказывают) глобальные погодные условия. Климатолог НАСА Джеймс Э. Хансен объяснил механизм, с помощью которого колебания в Арктике влияют на погоду в точках, столь удаленных от Арктики, следующим образом:

Степень проникновения арктического воздуха в средние широты связана с индексом АО, который определяется характером приземного атмосферного давления. Когда индекс АО положительный, приземное давление в полярной области высокое. Это помогает струйному течению средних широт сильно и последовательно дуть с запада на восток, удерживая холодный арктический воздух в полярном регионе. Когда индекс AO отрицательный, в полярной области обычно наблюдается низкое давление, более слабые зональные ветры и большее перемещение холодного полярного воздуха в средние широты ». [4]

Индекс арктических колебаний определяется с использованием суточных или ежемесячных 1000 гПа. геопотенциальная высота аномалии от 20 ° до 90 ° северной широты. Аномалии проецируются на арктическую колебательную картину нагружения,[5] который определяется как первый эмпирическая ортогональная функция (EOF) среднемесячной геопотенциальной высоты 1000 гПа в период 1979-2000 гг. Затем временной ряд нормализуется с помощью среднемесячного индекса. среднеквадратичное отклонение.

Временные ряды арктических колебаний для продленного с декабря по март (DJFM) зимнего сезона 1899–2011 гг.

Периодичность

На протяжении большей части прошлого столетия колебания в Арктике чередовались между положительными и отрицательными фазами. Данные, использующие 60-дневное скользящее среднее, подразумевают, что колебание имеет тенденцию к более положительной фазе с 1970-х годов,[нужна цитата ] хотя за последнее десятилетие он стал более нейтральным. Колебания все еще колеблются стохастически между отрицательными и положительными значениями в ежедневных, ежемесячных, сезонных и годовых временных масштабах, хотя метеорологи достигли высокого уровня точности прогнозов для краткосрочных прогнозов. Корреляция между фактическими наблюдениями и средним за 7 дней Глобальная система прогнозов ансамбль Прогноз АО составляет примерно 0,9.[6]

Эта зонально-симметричная качель между давлением на уровне моря в полярных и умеренных широтах была впервые обнаружена Эдвард Лоренц [7] и назван в 1998 году Дэвидом У. Дж. Томпсоном и Джон Майкл Уоллес.[8]

Воздействия

АО Температурный режим с декабря по март.
AO с декабря по март.

В Национальный центр данных по снегу и льду довольно подробно описывает эффекты арктических колебаний. В положительной фазе более высокое давление на средние широты переносит морские штормы дальше на север, а изменения в схеме циркуляции приводят к более влажной погоде Аляска, Шотландия и Скандинавия, а также более засушливые условия к западному Соединенные Штаты и Средиземноморье. В положительной фазе холодный зимний воздух не распространяется так далеко в середину Северная Америка как это было бы во время отрицательной фазы колебаний. Это удерживает большую часть Соединенных Штатов к востоку от Холмистая местность теплее обычного, но оставляет Гренландия и Ньюфаундленд холоднее, чем обычно. Погода в отрицательной фазе в целом «противоположна» положительной.

В настоящее время климатологи регулярно ссылаются на колебания в Арктике в своих официальных публичных объяснениях экстремальных погодных явлений. Следующее заявление от Национальное управление океанических и атмосферных исследований с Национальный центр климатических данных: Состояние климата декабрь 2010 г. который использует фразу «отрицательное арктическое колебание» четыре раза, очень хорошо отражает эту растущую тенденцию:

«Холодный арктический воздух охватил Западную Европу в первые три недели декабря. Две сильные метели, ледяной покров и низкие температуры нанесли ущерб большей части региона ... Суровая зимняя погода была объяснена отрицательным Арктическим колебанием, которое является причиной климатический режим, который влияет на погоду в Северном полушарии. Очень устойчивый, сильный гребень высокого давления, или «блокирующая система», возле Гренландии позволил холодному арктическому воздуху скользить на юг в Европу. Европа была не единственным регионом Северного полушария, пострадавшим от Арктическое колебание. Сильный снежный шторм и низкие температуры затронули большую часть Среднего Запада Соединенных Штатов 10–13 декабря .... "[9]

События 2010 года

Еще одна довольно наглядная иллюстрация эффектов отрицательной фазы колебаний произошла в феврале 2010 года. В этом месяце арктические колебания достигли своего самого отрицательного среднемесячного значения около -4,266 за всю эру после 1950 года (период точного учета).[10] Этот месяц характеризовался тремя отдельными историческими метелями в среднеатлантический регион Соединенных Штатов. В первый шторм осажден 25 дюймов (640 мм) на Балтимор, Мэриленд 5–6 февраля и второй шторм выпал 19,5 дюймов (500 мм) 9-10 февраля. В Нью-Йорке отдельный шторм депонировал 20,9 дюймов (530 мм) 25–26 февраля. Еще одна метель пронеслась Каталония а также соседние французские отделения (Лангедок-Руссильон, Юг-Пиренеи ) 8 марта выпало 60 см снега в Жирона.[11] Этот вид метели считается в высшей степени аномальным и столь же экстремальным, как и сама отрицательная величина арктических колебаний. Эти отрицательные значения АО в 2010 году и после наступления следующей зимы позволили более холодному воздуху проникать гораздо дальше на юг, чем обычно, в субтропическую Южную Флориду, что привело к рекордно низким температурам и месяцам, зарегистрированным во многих местах. [12] и самые низкие среднемесячные минимальные температуры в феврале, марте и декабре того же года на тропических пляжах Канкун, до более чем 4 ° C ниже средних климатических периодов. [13]

Наибольшее отрицательное значение арктических колебаний с 1950 года в январе было -3,767 в 1977 году, что совпало с самой холодной средней январской температурой в Нью-Йорке, Вашингтоне, округ Колумбия, Балтиморе и многих других среднеатлантических местах за этот промежуток времени. хотя январские колебания в Арктике были отрицательными только в 60,6% времени между 1950 и 2010 годами, девять из десяти самых холодных январских колебаний в Нью-Йорке с 1950 года совпали с отрицательными арктическими колебаниями.[14]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Временной ряд Arctic Oscillation (AO), 1899 - июнь 2002 г.
  2. ^ Ambaum et al. «Арктическое колебание или Североатлантическое колебание?»
  3. ^ «КТК - Teleconnections: модель нагрузки от арктических колебаний».
  4. ^ Хансен, Джеймс; Рето Руди; Макико Сато; Кен Ло (2009). "Если так тепло, почему же так чертовски холодно?" (PDF). Получено 2013-07-17. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  5. ^ «КТК - Teleconnections: модель нагрузки от арктических колебаний».
  6. ^ «КТК - Мониторинг и данные: суточный индекс арктических колебаний». Архивировано из оригинал на 2010-12-30. Получено 2012-01-29.
  7. ^ Лоренц, Эдвард Н. (1951). «Сезонные и нерегулярные изменения профиля давления на уровне моря в северном полушарии». Журнал метеорологии. 8 (1): 52–59. Bibcode:1951JAtS .... 8 ... 52L. Дои:10.1175 / 1520-0469 (1951) 008 <0052: SAIVOT> 2.0.CO; 2. ISSN  1520-0469.
  8. ^ Томпсон, Дэвид В. Дж .; Джон Майкл Уоллес (1998). «Сигнатура арктических колебаний в зимних полях геопотенциальной высоты и температуры». Письма о геофизических исследованиях. 25 (9): 1297–1300. Bibcode:1998GeoRL..25.1297T. Дои:10.1029 / 98GL00950. Получено 2010-08-28.
  9. ^ «Состояние климата | Декабрь 2010». Получено 2012-01-29.
  10. ^ Рипеси, Патрицио; и другие. (2012). «Индекс арктических колебаний за февраль 2010 г. и его стратосферная связь» (PDF). Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества. 138 (669): 1961–1969. Bibcode:2012QJRMS.138.1961R. Дои:10.1002 / qj.1935.
  11. ^ Llasat, M.C .; и другие. (2014). «Снежная буря 8 марта 2010 года в Каталонии (Испания): примерный случай мокрого снега, оказавший сильное влияние на общество» (PDF). Опасные природные явления и науки о Земле. 14 (2): 427–441. Bibcode:2014NHESS..14..427L. Дои:10.5194 / nhess-14-427-2014.
  12. ^ Обзор погоды в Южной Флориде в 2010 году (PDF)
  13. ^ SERVICIO METEOROLÓGICO NACIONAL NORMALES CLIMATOLÓGICAS, заархивировано из оригинал на 2015-07-05
  14. ^ Центр прогнозов климата Национальной службы погоды и Бюро прогнозов NWS, по состоянию на 2010 г.

внешние ссылки