Североатлантическое колебание - North Atlantic oscillation

Для рок-группы см. Североатлантическое колебание (диапазон).
Не путать с Атлантическое многодекадное колебание.

Сравнение индексов Nao.jpg

В Североатлантическое колебание (НАО) - погодное явление на Севере Атлантический океан колебаний разности атмосферное давление на уровне моря (SLP) между Исландский низкий и Азорские острова Хай. Через колебания силы исландского минимума и азорского максимума он контролирует силу и направление западного ветра. ветры и местонахождение буря следы через Северную Атлантику.[1] Это часть Арктическое колебание, и изменяется во времени без особой периодичности.[нужна цитата ]

NAO была обнаружена в результате нескольких исследований в конце 19 - начале 20 веков.[2] в отличие от Эль-Ниньо - Южное колебание явление в Тихий океан, НАО - это преимущественно атмосферный режим. Это одно из наиболее важных проявлений колебаний климата в Северной Атлантике и окружающем влажном климате.[3]

Североатлантическое колебание тесно связано с Арктическое колебание (AO) (или северный кольцевой режим (NAM)), но не следует путать с Атлантическое многодесятилетнее колебание (AMO).

Определение

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

Все эти определения имеют одну и ту же северную точку (потому что это единственная станция в регионе с долгой историей) в Исландия; и различные южные точки. Все пытаются уловить одну и ту же модель изменения, выбирая станции в «глазах» двух областей стабильного давления, Азорские острова высокие и Исландский низкий (показано на рисунке).

Более сложное определение, возможно только с более полными современными записями, созданными численный прогноз погоды, основан на принципе эмпирическая ортогональная функция (EOF) поверхностного давления.[4] 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 математического выражения).[5][6]

Описание

Зимний индекс НАО по разнице нормированных давление на уровне моря (SLP) между Лиссабон, Португалия и Стиккисхолмур /Рейкьявик, Исландия с 1864 г. сглаживание лёсса (чернить)

Западные ветры, дующие через Атлантику, приносят влажный воздух в Европа. В годы, когда западные ветры сильные, лето прохладное, зима мягкая и дождь часто. Если западные ветры подавлены, температура становится более экстремальной летом и зимой, что приводит к Тепловые волны, морозы и уменьшение количества осадков.[7][8]

Постоянная система низкого давления Исландия (в Исландский низкий ) и постоянную систему высокого давления над Азорские острова (в Азорские острова Хай ) контролировать направление и силу западных ветров в Европу. Относительные преимущества и положение 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, следовательно, 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 и засушливых зим, а штормы идут на юг в сторону побережья. Средиземное море. Это приводит к усилению штормовой активности и увеличению количества осадков в южной Европе и Северная Африка.

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 характер штормов. Исследования теперь показывают, что САК может быть более предсказуемой, чем предполагалось ранее, и что для нее могут быть возможны умелые зимние прогнозы.[9]

Ведутся споры о том, насколько сильно NAO влияет на краткосрочную погоду над Северной Америкой. Хотя большинство согласны с тем, что влияние NAO на Соединенные Штаты гораздо меньше, чем на Западную Европу. [10], NAO также, как полагают, влияет на погоду в большей части центральных и восточных районов Северной Америки. [10]. Зимой, когда индекс высокий (NAO +), исландский минимум 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 привести к значительно более теплым зимам в течение Верхний Средний Запад и Новая Англия, но влияние южнее этих районов остается 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 этих связей. [10].

Более поздние исследования показали, что компоненты (сила центров давления и расположение) САК являются более мощными для исследования взаимосвязей с сезонной и субсезонной изменчивостью климата в Европе, Северной Америке и Средиземноморском регионе. [10][11][12].

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 миллибаров могут привести к колебаниям уровня моря порядка сантиметров.

Североатлантические ураганы

Смотрите также: Сезоны ураганов в Атлантике до 1600 г.

Контролируя положение возвышенности Азорских островов, NAO также влияет на направление общих штормовых путей для основных Североатлантические тропические циклоны: расположение Азорских островов высоко дальше на юг имеет тенденцию вызывать штормы в Мексиканский залив, тогда как северное положение позволяет им отслеживать Атлантическое побережье Северной Америки.[13]

В качестве палеотемпестологический исследования показали, что несколько основных ураганы поразил 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.[14][15][16]

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 процветающим населением Лабрадорское море снежные крабы, которые имеют низкий температурный оптимум.[17]

НАО + потепление Северное море снижает выживаемость треска личинок, которые находятся на верхних границах своего температурного допуска, как и похолодание в Лабрадорском море, где личинки трески находятся на нижних температурных пределах.[17] Хотя это и не критический фактор, пик NAO + в начале 1990-х, возможно, способствовал крах промысла трески на Ньюфаундленде.[17]

На Восточное побережье США NAO + вызывает повышение температуры и увеличение количества осадков, и, следовательно, теплее, меньше физиологический раствор Поверхность воды. Это предотвращает богатые питательными веществами апвеллинг что снизило производительность. Georges Bank и Залив Мэн затронуты этим сокращением улова трески.[17]

Сила САК также является определяющим фактором в колебаниях численности населения в интенсивно изучаемых Сойская овца.[18]

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 (т.е. Hypochlora alba, Hesperotettix виды, Phoetaliotes nebrascensis, M. scudderi, M. keeleri и Pseudopomala brachyptera) после зимы во время положительной фазы САК и значительного увеличения численности менее распространенных видов (т.е. Campylacantha olivacea, Melanoplus sanguinipes, Mermiria picta, Melanoplus packardii и Boopedon gracile) после зимы во время негативной фазы НАО. Считается, что это первое исследование, показывающее связь между САК и наземными насекомыми в Северной Америке.[19]

Зима 2009–2010 годов в Европе

В зима 2009–10 в Европе было необычно холодно. Предполагается, что это может быть связано с сочетанием низкой солнечной активности,[20] теплая фаза Южного колебания Эль-Ниньо и сильная восточная фаза Квазидвухлетнего колебания происходят одновременно.[21] В Метеорологический офис сообщил, что Великобритания, например, пережила самую холодную зиму за 30 лет. Это совпало с исключительно негативной фазой развития НАО.[22] Анализ, опубликованный в середине 2010 г., подтвердил, что одновременныйЭль-Ниньо 'и редкое проявление крайне негативной НАО, это стало известно как «гибридное Эль-Ниньо».[23][24]

Однако во время зима 2010–11 годов в Северной и Западной Европе, то Исландский низкий, обычно расположенный к западу от Исландии и к востоку от Гренландии, регулярно появлялся к востоку от Исландии и, таким образом, пропускал в Европу исключительно холодный воздух из Арктики. Изначально сильная зона высокого давления располагалась над Гренландия, меняя направление нормального ветра в северо-западной Атлантике, создавая блокировка По этой схеме теплый воздух поступает на северо-восток Канады, а холодный - в Западную Европу, как это было прошлой зимой. Это произошло во время сезона Ла-Нинья и связано с редкими Арктическая дипольная аномалия.[25]

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 гг. Была особенно выше нормы в северных арктических регионах этой страны.[26]

Вероятность холодных зим с большим количеством снега в Центральной Европе возрастает, если летом Арктика покрыта меньшим количеством морского льда. Ученые из 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 арктического морского льда, 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 от солнечного излучения (обратная связь ледового альбедо механизм). Во-вторых, уменьшение ледяного покрова больше не может препятствовать выбросу тепла, накопленного в океане, в атмосферу (крышка эффект ). 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 таких закономерностей - разница в давлении воздуха между арктическими и средними широтами: так называемая Арктическое колебание с Азорскими максимумами и исландскими минимумами, известными из сводок погоды. Если эта разница велика, то 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 последние три зимы. Модельные расчеты показывают, что разница в давлении воздуха с уменьшением морского ледяного покрова летом в Арктике ослабевает следующей зимой, что позволяет холодам Арктики опускаться до средних широт.[27]

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 основном положительная Североатлантическая осцилляция. Например, Камбрия в Англия зарегистрирован один из самых дождливых месяцев в истории.[28] Между тем Мальтийские острова в Средиземное море зарегистрирован один из самых засушливых лет, когда-либо зарегистрированных до начала марта, поскольку средний показатель по стране на сегодняшний день составлял всего 235 мм, а в некоторых областях - даже менее 200 мм.[29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Херрел, Джеймс У. (2003). Североатлантическое колебание: климатическое значение и влияние на окружающую среду. Американский геофизический союз. ISBN  9780875909943.
  2. ^ Стивенсон, Д. Б., Х. Ваннер, С. Брённиманн и Дж. Лютербахер (2003), История научных исследований североатлантического колебания, в Североатлантическом колебании: климатическое значение и воздействие на окружающую среду, под редакцией Дж. Hurrell, Y. Kushnir, G. Ottersen и M. Visbeck, стр. 37-50, Американский геофизический союз, Вашингтон, округ Колумбия, Дои:10.1029 / 134GM02
  3. ^ Харрелл, Джеймс У. (1995). «Десятилетние тенденции североатлантического колебания: региональные температуры и осадки». Наука. 269 (5224): 676–679. Bibcode:1995Научный ... 269..676H. Дои:10.1126 / science.269.5224.676. PMID  17758812. S2CID  23769140.
  4. ^ а б Харрелл, Джим. «Климатические индексы NAO / NAM». Секция анализа климата CGD. Архивировано из оригинал 28 марта 2010 г.
  5. ^ Бьеркнес, Дж (1964). «Атлантическое воздушно-морское взаимодействие». Adv. Geophys. Успехи геофизики. 10: 1–82. Дои:10.1016 / S0065-2687 (08) 60005-9. ISBN  9780120188109.
  6. ^ Cook, E. R .; D'Arrigo, R.D .; Бриффа, К. Р. (1998). «Реконструкция Североатлантического колебания с использованием древовидной хронологии из Северной Америки и Европы». Голоцен. 8 (1): 9–17. Bibcode:1998 Холок ... 8 .... 9C. Дои:10.1191/095968398677793725. S2CID  128944923.
  7. ^ "Североатлантическое колебание (САК)". NOAA. Получено 3 апреля 2014.
  8. ^ Интернет-команда Центра прогнозирования климата (10 января 2012 г.). «Центр прогнозирования климата, Североатлантическое колебание (НАО)». NOAA. Получено 3 апреля 2014.
  9. ^ Scaife, A. A .; Arribas, A .; Blockley, E .; Brookshaw, A .; Clark, R.T .; Dunstone, N .; Eade, R .; Fereday, D .; Folland, C.K .; Гордон, М .; Hermanson, L .; Knight, J. R .; Lea, D. J .; MacLachlan, C .; Девы, А .; Martin, M .; Петерсон, А. К .; Smith, D .; Веллинга, М .; Wallace, E .; Waters, J .; Уильямс, А. (март 2014 г.). «Умелое долгосрочное прогнозирование европейских и североамериканских зим». Письма о геофизических исследованиях. 41 (7): 2514–2519. Bibcode:2014GeoRL..41.2514S. Дои:10.1002 / 2014GL059637. HDL:10871/34601.
  10. ^ а б c d Осман, Махмуд; Зайчик, Вениамин; Бадр, Хамада; Хамид, султан. «Североатлантические центры действия и сезонные и субсезонные колебания температуры в Европе и восточной части Северной Америки». Международный журнал климатологии. н / д (н / д). Дои:10.1002 / joc.6806. ISSN  1097-0088.
  11. ^ Риаз, Сайед М. Ф .; Iqbal, M. J .; Хамид, султан (1 января 2017 г.). «Влияние Североатлантического колебания на зимний климат Германии». Tellus A: динамическая метеорология и океанография. 69 (1): 1406263. Дои:10.1080/16000870.2017.1406263.
  12. ^ Хамид, султан; Пионтковский, Сергей (4 мая 2004 г.). «Доминирующее влияние Исландского минимума на положение северной стены Гольфстрима». Письма о геофизических исследованиях. 31 (9): н / д – н / д. Дои:10.1029 / 2004gl019561. ISSN  0094-8276.
  13. ^ Скотт, Д. Б.; Коллинз, Э. С .; Гейес, П. Т. и Райт, Э. (2003). «Записи о доисторических ураганах на побережье Южной Каролины, основанные на микропалеонтологических и седиментологических данных, в сравнении с другими записями на Атлантическом побережье». Бюллетень Геологического общества Америки. 115 (9): 1027–1039. Bibcode:2003GSAB..115.1027S. Дои:10.1130 / B25011.1.
  14. ^ Лю, Кам-биу; Фирн, Мириам Л. (2000). «Реконструкция доисторических частот выхода на сушу катастрофических ураганов в северо-западной Флориде из записей озерных отложений». Четвертичное исследование. 54 (2): 238–245. Bibcode:2000QuRes..54..238L. Дои:10.1006 / qres.2000.2166.
  15. ^ McCloskey, T. A .; Ноулз, Дж. Т. (2009). «Миграция зоны тропических циклонов на протяжении голоцена». В Elsner, J. B .; Джаггер, Т. Х. (ред.). Ураганы и изменение климата. Нью-Йорк: Спрингер. ISBN  978-0-387-09409-0.
  16. ^ Элснер, Джеймс Б.; Лю, Кам-биу; Кохер, Бетани (2000). «Пространственные вариации в активности основных ураганов в США: статистика и физический механизм». Журнал климата. 13 (13): 2293–2305. Bibcode:2000JCli ... 13.2293E. Дои:10.1175 / 1520-0442 (2000) 013 <2293: SVIMUS> 2.0.CO; 2. S2CID  131457444.
  17. ^ а б c d Пирсон, Ария (3 января 2009 г.). «Perfect Storm: Почему штормы - хорошая новость для рыбаков». Новый ученый. стр. 32–35. Получено 13 января 2009.
  18. ^ Колсон, Т; и другие. (2001). «Возраст, пол, плотность, зимняя погода и сбои численности популяции соевых овец». Наука. 292 (5521): 1528–1531. Bibcode:2001Sci ... 292.1528C. Дои:10.1126 / science.292.5521.1528. PMID  11375487.
  19. ^ Джонас, Джейн Л .; Джорн, Энтони; и другие. (2007). «Сообщества кузнечиков (Orthoptera: Acrididae) реагируют на огонь, выпас бизонов и погоду в высокотравных прериях Северной Америки: долгосрочное исследование». Oecologia. 153 (3): 699–711. Bibcode:2007Oecol.153..699J. Дои:10.1007 / s00442-007-0761-8. PMID  17546466. S2CID  6635418.
  20. ^ «Связь между солнечной активностью и холодными зимами в Великобритании». Sciencedaily.com. 15 апреля 2010 г.. Получено 11 февраля 2012.
  21. ^ Д. Фередей; А. Девы; А. Аррибас; А.А. Scaife; Дж. Р. Найт (2012). «Сезонные прогнозы зимы в Северном полушарии 2009/10». Письма об экологических исследованиях. 7 (3): 034031. Дои:10.1088/1748-9326/7/3/034031.
  22. ^ "Данные индекса NAO британского отделения климатических исследований". Cru.uea.ac.uk. 6 февраля 1995 г.. Получено 11 февраля 2012.
  23. ^ Памела Резерфорд (2 сентября 2010 г.). «Сильный снегопад, вызванный редким столкновением погодных явлений». Новости BBC. BBC News Online. Получено 2 декабря 2010.
  24. ^ Р. Сигер; Ю. Кушнир; Дж. Накамура; М. Тинг и Н. Найк (июль 2010 г.). «Зимние снежные аномалии Северного полушария: ЭНСО, НАО и зима 2009/10 г.». Письма о геофизических исследованиях. 37 (14): L14703. Bibcode:2010GeoRL..3714703S. Дои:10.1029 / 2010GL043830. Получено 2 декабря 2010.
  25. ^ Мастерс, Джеффри. «Флорида дрожит; картина горячих арктических и холодных континентов возвращается». Weather Underground. WunderBlog Джеффа Мастерс. Получено 28 декабря 2010.
  26. ^ "Environment Canada - Climate Change - Climate Trends and Variables Bulletin - Winter of 2020/2011". Архивировано из оригинал 19 января 2012 г.. Получено 5 марта 2012.
  27. ^ Jaiser, R .; Dethloff, K .; Handorf, D .; Rinke, A .; Коэн, Дж. (2012). «Влияние изменений морского ледяного покрова на зимнюю циркуляцию атмосферы в Северном полушарии». Теллус А. 64 (1): 11595. Bibcode:2012TellA..6411595J. Дои:10.3402 / tellusa.v64i0.11595.
  28. ^ «Рекордное количество осадков в декабре». 28 декабря 2015.
  29. ^ «На Мальте самая сильная зимняя засуха за 50 лет». 29 февраля 2016.

внешняя ссылка