Oscylacja Północnoatlantycka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
W czasie pozytywnej fazy NAO w Europie (m.in. w Polsce) częściej występują huragany (na zdjęciu – skutki przejścia cyklonu Emma[1] przez Giszowiec w 2008 r.)

Oscylacja Północnoatlantycka, (ang.) North Atlantic oscillation (NAO) – zjawisko meteorologiczne występujące w obszarze Północnego Atlantyku i wpływające na klimat na otaczających go kontynentach. Jest związane z globalną cyrkulacją powietrza i wody oceanicznej; ujawnia się poprzez fluktuacje takich parametrów, jak ciśnienie, temperatura, prędkość wiatru, ilość opadów.

Do ilościowego opisu zjawiska jest stosowany „indeks NAO”, analogiczny np. do indeksu oscylacji południowej, czyli El Niño (SOI od ang. Southern Oscillation Index)[2]. Indeks NAO został zdefiniowany w latach 20. XX w. przez Gilberta Walkera z wykorzystaniem południkowej znormalizowanej różnicy ciśnienia atmosferycznego między dwoma quasi-stacjonarnymi układami barycznymiWyżem Azorskim i Niżem Islandzkim[3][4][5][6].

Historia badań korelacji parametrów meteorologicznych[edytuj | edytuj kod]

Mapa synoptyczna z roku 1874
Układy baryczne w czasie huraganu Emma (7 marca 2008)[1]

Oscylacja Północnoatlantycka jest jednym z najdłużej badanych systemów cyrkulacyjnych[3]. Badania – wykonywane z wykorzystaniem coraz doskonalszych barometrów i barografów – pozwoliły wykazać istnienie zależności pogody w Europie oraz innych obszarach wokół Północnego Atlantyku, od położenia i głębokości wielkich quasi-stacjonarnych układów barycznych – Wyżu Azorskiego (szer. geogr. ok. 38°N) i Niżu Islandzkiego (szer. geogr. 60–65°N), badanych standardowo w wytypowanych punktach. Początkowo w zakres tych badań wchodziły procesy zachodzące w atmosferze, bardzo szybkie w porównaniu do powiązanych z nimi procesów zachodzących w innych geosferach.

W toku wieloletnich badań stwierdzono, że zjawisk meteorologicznych w ziemskiej atmosferze nie uda się wyjaśnić bez uwzględnienia wymiany ciepła i masy pomiędzy powietrzem i powierzchnią oceanów.

Zwrócono m.in. uwagę, że w przypadku Północnego Atlantyku występuje istotne podobieństwo okresów dwóch różnych cykli – czas między seriami lat o podobnej charakterystyce mas powietrza (parametry powietrza w układach barycznych) jest podobny do średniego czasu przebycia przez cząsteczkę wody trasy nazywanej „niezwykłą pętlą” lub globalnym „transporterem ciepła” (zob. cyrkulacja termohalinowa i północnoatlantyckie wody głębinowe, (ang. North Atlantic Deep Water, NADW)[7]. Sformułowano hipotezę, że rolę stabilizującego klimat ujemnego sprzężenia zwrotnego może odgrywać np. wzajemna zależność szybkości topnienia północnej ziemskiej czapy polarnej, opadania NADW (zasilanie oceanicznych prądów głębinowych) i parametrów Prądu Zatokowego. Zgodnie z tą hipotezą duże ilości dostarczanej do oceanu lekkiej wody słodkiej powodują zmniejszenie się prędkości transportera termohalinowego i jego długości. Po dziesiątkach lat dostawa ciepła ze strefy międzyzwrotnikowej do Arktyki i szybkość topienia się lodowców powinna się zmniejszyć, co powinno ponownie przyspieszyć zapadanie się NADW i – po kolejnych dziesiątkach lat – spowodować przyspieszenie transportera[7].

Hipoteza jest zgodna z obserwacjami cyklicznych zmian ciśnienia w Niżu Islandzkim i Wyżu Azorskim oraz cyklicznych przesunięć centrum Wyżu Azorskiego. Centrum to przemieszcza się na południowy-wschód w okresach, gdy wyż słabnie, i wraca na północny-zachód, gdy się wzmacnia[3].

Wyniki pomiarów meteorologicznych, wykonywanych na lądach w otoczeniu Atlantyku (m.in. w Polsce[8]), potwierdziły, że oscylacja NAO jest skorelowana m.in. z wielkością plonów i wydajnością połowów ryb[3]. Wykazano również istnienie korelacji ze zjawiskami występującymi na innych kontynentach; stwierdzono np. że intensywność letnich monsunów w Indiach była w latach 1881–1988 w istotnym stopniu skorelowana z poprzedzającymi je zjawiskami NAODJF (ang. December–January–February), przy czym jest to korelacja ujemna (współczynnik korelacji < 0)[9].

Chronologiczny wykaz podstawowych publikacji, zamieszczony w 2001 r. na stronie internetowej Ohio State University, otwierają prace z roku 1924, m.in. publikacje Gilberta Walkera – twórcy pojęcia indeksu NAO, stosowanego do dzisiaj[10]:

  • G.T. Walker, Correlations in seasonal variations of weather (IX. Mem. Indian Meteor., Dept., 24, s. 275–332).
  • A. Defant, Die Schwankungen der atmosphä rischen Zirkulation über dem Nordatlantischen Ozean im 25-jährigen Zeitraum 1881–1905 (Geogr. Annaler, nr 6, s. 13–41).

a zamykają najnowsze:

  • E. DeWeaver, S. Nigam (2000): Zonal-eddy dynamics of the North Atlantic Oscillation (J. Climate, nr 13, 3893–3914).
  • D.H. Portis, J.E. Walsh, M.E. Hamly, P.J. Lamb (2001), Seasonality of the North Atlantic Oscillation (J. Climate, nr 14, s. 2069–2078).


1
2
Oscylacja Północnoatlantycka (NAO) to przejścia między dwoma fazami:
  • dodatnią (pozytywną, NAO+, indeks NAO > 0):
– ciśnienie w wyżu wyższe, a w niżu – niższe od średniej wieloletniej,
  • ujemną (negatywną, NAO-, indeks NAO < 0):
– ciśnienie w wyżu niższe, a w niżu – wyższe od średniej wieloletniej.

Bogate zbiory danych meteorologicznych – wyników pomiarów gromadzonych przez dwa stulecia – umożliwiają obecnie formułowanie długofalowych prognoz pogody, ale nie doprowadziły dotychczas do ostatecznego wyjaśnienia mechanizmu oscylacji. Stwierdzono, że tzw. dodatnia faza NAO pojawia się coraz częściej, jednak nie wiadomo, czy te zmiany są zjawiskiem naturalnym, czy też jednym ze spowodowanych przez ludzi objawów globalnego ocieplenia[3].

Dodatnia faza NAO[edytuj | edytuj kod]

O dodatniej fazie NAO mówi się wówczas, gdy średnia dla okresu badań (np. miesiąca lub sezonu) wartość ciśnienia jest w Wyżu Azorskim większa od średniej wartości wieloletniej, a równocześnie odpowiednia wartość ciśnienia w Niżu Islandzkim jest mniejsza od średniej wieloletniej. Różnica ciśnień pomiędzy Azorami i Islandią jest wtedy większa od przeciętnej (przede wszystkim w okresie DJF – grudzień-styczeń-luty). Centrum Wyżu Azorskiego znajduje się wówczas stosunkowo daleko od wybrzeża Portugalii i Afryki i jest przesunięte na północ (szer. geogr. ok. 65°N). W obu sąsiadujących silnych układach barycznych zachodzi intensywna cyrkulacja w typowych dla nich kierunkach (na półkuli północnej w niżach barycznych powietrze cyrkuluje w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a w wyżach – zgodnie z tym ruchem). Masa ciepłego i wilgotnego powietrza, które opuszcza przestrzeń między wirem wyżowym i niżowym, kieruje się nad północno-zachodnią Europę. Charakterystyczne jest występowanie nad Atlantykiem silnych północno-wschodnich wiatrów (sztormy). W Europie zimy są stosunkowo ciepłe i wilgotne, a lata dość chłodne i deszczowe (zob. klimat morski). W Kanadzie i na Grenlandii występują silne wiatry północno-zachodnie, a zimy są zimne, z małą ilością opadów atmosferycznych. Stosunkowo zimne i suche zimy występują również w rejonie Morza Śródziemnego.

Ujemna faza NAO[edytuj | edytuj kod]

O ujemnej fazie NAO mówi się wówczas, gdy średnia dla okresu badań (np. miesiąca lub sezonu) wartość ciśnienia jest w Wyżu Azorskim mniejsza od średniej wartości wieloletniej, a równocześnie odpowiednia wartość ciśnienia w Niżu Islandzkim jest większa od średniej wieloletniej (słaby Wyż Azorski i słaby Niż Islandzki). Różnica ciśnień pomiędzy Azorami i Islandią jest wtedy mniejsza od przeciętnej. Centrum Wyżu Azorskiego znajduje się stosunkowo blisko wybrzeża Portugalii i Afryki (przesunięte na SE, szer. geogr. ok. 60°N). W tej sytuacji opuszczające przestrzeń między układami barycznymi masy ciepłego i wilgotnego powietrza są kierowane w rejon obszaru Morza Śródziemnego, gdzie zwiększa się ilość opadów. Nad północną Europę, w tym nad Polskę, mogą wówczas docierać zimne i suche masy powietrza z północy lub ciepłe i wilgotne – z południa[3].

Metody ilościowego opisu NAO[edytuj | edytuj kod]

Indeks NAO Hurrela (LizbonaStykkishólmur
Słupki – wartości średnioroczne, linia – 5-letnia średnia ruchoma
Indeksy ENSO (El Niño), NAO i AO (Arctic oscillation)

Indeksy oscylacji można obliczać dla każdego z miesięcy, poszczególnych sezonów lub całego roku. Indeks odniesiony do miesiąca (m) oblicza się na podstawie wyników wieloletnich pomiarów ciśnienia (p n.p.m.), wykonywanych w dwóch wytypowanych punktach (stacjach meteorologicznych). Indeks odniesiony do miesiąca oblicza się np. korzystając z wzoru[2]:

Indeks (m) = 10\frac{r_m-r_{Tm}}{SD_{rm}}
gdzie:
m_r – różnica (r) między odniesionymi do miesiąca (indeks m) średnimi (indeks sr)
z wartości ciśnienia (p) w punktach 1 i 2:
m_r = p(1)_{m,sr}-{p(2)}_{m,sr}
r_{Tm} – wartość średnia długookresowa (T) z różnic (rm) wyznaczonych
w tym samym miesiącu w poprzednich latach,
SD_{rm}odchylenie standardowe (SD) w zbiorze różnic (rm) zgromadzonym
w tym samym miesiącu w poprzednich latach.

Wyniki obliczeń są podawane w postaci liczb całkowitych. Dzięki mnożnikowi 10 mieszczą się w zakresie od –35 do ok. 35[2].

Indeksy oscylacji El Niño są obliczane na podstawie danych gromadzonych w Darwin (północne wybrzeże Australii) i na Tahiti (południowa część Pacyfiku)[2]. W przypadku badań oscylacji północnoatlantyckiej korzysta się z danych rejestrowanych w parach stacji:

Obliczenia są wykonywane z użyciem wyników regularnych pomiarów współczesnych oraz niekompletnych zbiorów historycznych[11]. Zbiory dotyczące ciśnień w Ponta Delgada[12] i Akureyri[13] w latach 1874–2005 zostały opracowane i udostępnione w internecie przez Jeff Rogers Group (Ohio State University, Pennsylvania State University)[14][4].

Największe znaczenie w synoptyce ma wskaźnik NAODJFM, obliczany dla miesięcy grudzień–marzec (D–M, ang. DecemberMarch)[8].

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 Emma przeszła nad Polską – co najmniej trzy ofiary (pol.). W: Wiadomości [on-line]. gazeta.pl, 2008-02-29. [dostęp 2012-09-20].
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Commonwealth of Australia , Bureau of Meteorology: The Southern Oscillation Index (SOI) (ang.). W: Climate Glossary [on-line]. www.bom.gov.au. [dostęp 2012-09-19].
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 Lucinda Spokes (Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich): Oceany. Dowiedz się więcej! (pol.). www.atmosphere.mpg.de. [dostęp 2012-09-18].
  4. 4,0 4,1 4,2 Jeffrey C. Rogers (Ohio State University, Pennsylvania State University; Polar Meteorology Group of the Byrd Polar Research Center): The Rogers (1984) North Atlantic Oscillation Index (1874–2005) (ang.). W: The Rogers (1984) North Atlantic Oscillation Index (1874–2005) [on-line]. polarmet.osu.edu. [dostęp 2012-09-18].
  5. 5,0 5,1 Climate Prediction Center NOAA: North Atlantic Oscillation (NAO) (ang.). www.cpc.ncep.noaa.gov. [dostęp 2012-09-20].
  6. 6,0 6,1 Luke Oman (Department of Environmental Sciences, Rutgers University ): NAO, The North Atlantic Oscillation Impact on Temperatures, Precipitation, Snowfall, and Snow De (ang.). www.cep.rutgers.edu. [dostęp 2012-09-20].
  7. 7,0 7,1 7,2 Sławomir Swerpel. Niezwykła pętla. „Wiedza i Życie”, s. 12–16, wrzesień 1998. ISSN 8929 0137 8929. 
  8. 8,0 8,1 8,2 Monika Panfil, Ewa Dragańska: Korelacje między wskaźnikami NAO według Jonesa i Hurrella a warunkami termicznymi i opadowymi dla Polski północno-wschodniej (pol.). W: Acta Agrophysica s. 133–141 [on-line]. www.acta-agrophysica.org, 2004. [dostęp 2012-09-18].
  9. 9,0 9,1 S.S. Dugam, S.B. Kakade, R.K. Verma: Interannual and long-term variability in the North Atlantic Oscillation and Indian Summer monsoon rainfall (ang.). W: Theoretical and Applied Climatology, 1997, Volume 58, Issue 1–2, pp 21–29 [on-line]. rd.springer.com. [dostęp 2012-09-19].
  10. 10,0 10,1 Jeffrey C. Rogers: Basic NAO Studies (chronological) (ang.). W: North Atlantic Oscillation Index (1874–2005) [on-line]. polarmet.osu.edu. [dostęp 2012-09-18].
  11. 11,0 11,1 Jeffrey C. Rogers: Description of the NAO Index Datasets (ang.). W: North Atlantic Oscillation Index (1874–2005) [on-line]. polarmet.osu.edu. [dostęp 2012-09-18].
  12. 12,0 12,1 Jeffrey C. Rogers: 1874–2005 RAW MONTHLY SLP FOR PONTA DELGADA, AZORES (ang.). W: North Atlantic Oscillation Index (1874–2005) [on-line]. polarmet.osu.edu. [dostęp 2012-09-18].
  13. 13,0 13,1 Jeffrey C. Rogers: 1874–2005 RAW MONTHLY SLP FOR AKUREYRI, ICELAND (ang.). W: North Atlantic Oscillation Index (1874–2005) [on-line]. polarmet.osu.edu. [dostęp 2012-09-18].
  14. 14,0 14,1 Jeffrey C. Rogers (ang.). W: Strona internetowa Department of Geography w Ohio State University [on-line]. www.geography.osu.edu. [dostęp 2012-09-20].

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Wikimedia Commons