Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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. [1] Это часть арктических колебаний и изменяется во времени без особой периодичности. [ необходима цитата ]

NAO была обнаружена в результате нескольких исследований в конце 19-го и начале 20-го веков. [2] В отличие от явления Эль-Ниньо и 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. [3]

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

Определение [ править ]

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 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. [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 из поля зрения). математического выражения). [5] [6]

Описание [ править ]

Зимний индекс САК, основанный на разнице нормализованного давления на уровне моря (SLP) между Лиссабоном , Португалия и Стиккисхолмур / 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. [7] [8]

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 идут 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. [9]

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 [10], считается, что САК также влияет на погоду в большей части верхних центральных и восточных районов Северной Америки. [10] Зимой, когда индекс высокий (NAO +), исландский минимум привлекает более сильную юго-западную циркуляцию над восточной половиной североамериканского континента, что предотвращает падение арктического воздуха на юг (в Соединенные Штаты к югу от 40 °). широта). В сочетании с Эль-Ниньо этот эффект может привести к значительно более теплым зимам в верхней части Среднего Запада и Новой Англии., но влияние южнее этих областей 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 этой связи. [10]

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. [10] [11] [12]

Воздействие на уровень моря в Северной Атлантике [ править ]

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 уровня моря, так и для прогнозов будущих трендов уровня моря, поскольку колебания среднего давления порядка миллибар могут привести к колебаниям уровня моря порядка сантиметров.

Ураганы в Северной Атлантике [ править ]

Смотрите также: Сезоны ураганов в Атлантике до 1600 г.

Контролируя положение возвышенности Азорских островов, САК также влияет на направление общих штормовых путей для основных тропических циклонов в Северной Атлантике : положение Азорских островов высоко дальше на юг имеет тенденцию вызывать штормы в Мексиканский залив , тогда как положение на севере позволяет им отслеживать Атлантическое побережье Северной Америки. [13]

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. [14] [15] [16]

Экологические эффекты [ править ]

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. [17]

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. [17] Хотя это и не критический фактор, пик NAO + в начале 1990-х, возможно, способствовал краху промысла трески на Ньюфаундленде . [17]

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 . [17]

Сила САК также является определяющим фактором в колебаниях численности интенсивно изученных соевых овец . [18]

Как ни странно, Джонас и Джерн (2007) обнаружили сильный сигнал между САК и видовым составом кузнечиков в высокотравных прериях на Среднем Западе 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 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 [ править ]

Зима 2009-10 в Европе было необычно холодно. Предполагается, что это может быть связано с сочетанием низкой солнечной активности [20], теплой фазы Южного колебания Эль-Ниньо и сильной восточной фазы квазидвухлетнего колебания, происходящих одновременно. [21] Метеобюро сообщило о том , что в Великобритании , например, испытала самую холодную зиму в течение 30 лет. Это совпало с исключительно негативной фазой развития НАО. [22] Анализ, опубликованный в середине 2010 года, подтвердил, что одновременно были задействованы одновременное явление « Эль-Ниньо » и редкое проявление крайне негативной САК, которое стало известно как «гибридное Эль-Ниньо». [23][24]

Тем не менее, в течение зимы 2010-11 годов в Северной и Западной Европе , в исландского минимума , 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 . [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 годов была особенно выше нормы в северных арктических регионах этой страны. [26]

Вероятность холодной зимы 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 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 таких закономерностей - разница в давлении воздуха между Арктикой и средними широтами: так называемые арктические колебания.с максимумами Азорских островов и минимумами Исландии, известными из сводок погоды. Если эта разница велика, 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 ледового покрова летом в Арктике ослабляется следующей зимой, что позволяет холодам Арктики опускаться до средних широт. [27]

Зима 2015–16 годов в Европе [ править ]

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. [28] 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. [29]

См. Также [ править ]

  • Арктическое колебание
  • Антарктическое колебание
  • Антициклон
  • Атлантический океан
  • Азорские острова Хай
  • Эль-Ниньо / Индекс Южного колебания
  • Глобальное потепление
  • Исландский низкий
  • Широта Гольфстрима и указатель северной стены Гольфстрима
  • Североатлантическое течение
  • Североатлантический круговорот
  • Тихоокеанские декадные колебания
  • Схема телекоммуникационного подключения Тихоокеанского региона и Северной Америки
  • Квазидвухлетние колебания

Ссылки [ править ]

  1. ^ Hurrel, Джеймс W. (2003). Североатлантическое колебание: климатическое значение и воздействие на окружающую среду . Американский геофизический союз. ISBN 9780875909943.
  2. ^ Стефенсон, 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. У. Харрелла, Ю. Кушнир, Г. Оттерсен и М. Висбек, стр. 37-50, Американский геофизический союз, Вашингтон, округ Колумбия, doi : 10.1029 / 134GM02
  3. ^ Харрелл, Джеймс W. (1995). «Десятилетние тенденции североатлантического колебания: региональные температуры и осадки» . Наука . 269 (5224): 676–679. Bibcode : 1995Sci ... 269..676H . DOI : 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 оригинального 28 марта 2010 года.
  5. ^ Бьеркнес, J (1964). «Атлантическое воздушно-морское взаимодействие» . Adv. Geophys . Успехи геофизики. 10 : 1–82 . DOI : 10.1016 / S0065-2687 (08) 60005-9 . ISBN 9780120188109.
  6. ^ Кук, ER; Д'Арриго, RD; Бриффа, КР (1998). «Реконструкция Североатлантического колебания с использованием древовидной хронологии из Северной Америки и Европы». Голоцен . 8 (1): 9–17. Bibcode : 1998Holoc ... 8 .... 9C . DOI : 10.1191 / 095968398677793725 . S2CID 128944923 . 
  7. ^ "Североатлантическое колебание (NAO)" . NOAA . Проверено 3 апреля 2014 года .
  8. ^ Команда Интернета Центра прогнозирования климата (10 января 2012 г.). «Центр прогнозирования климата Североатлантического колебания (НАО)» . NOAA . Проверено 3 апреля 2014 года .
  9. ^ Scaife, AA; Arribas, A .; Blockley, E .; Brookshaw, A .; Кларк, RT; Dunstone, N .; Eade, R .; Fereday, D .; Фолланд, СК; Гордон, М .; Hermanson, L .; Найт, младший; Леа, диджей; MacLachlan, C .; Девы, А .; Martin, M .; Петерсон, АК; 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 . DOI : 10.1002 / 2014GL059637 . hdl : 10871/34601 .
  10. ^ a b c d Осман, Махмуд; Зайчик, Вениамин; Бадр, Хамада; Хамид, Султан (2021 г.). «Североатлантические центры действия и сезонные и субсезонные колебания температуры в Европе и восточной части Северной Америки» . Международный журнал климатологии . н / д (н / д). DOI : 10.1002 / joc.6806 . ISSN 1097-0088 . 
  11. ^ Риаз, Сайед MF; Икбал, МДж; Хамид, султан (1 января 2017 г.). «Влияние Североатлантического колебания на зимний климат Германии» . Tellus A: Динамическая метеорология и океанография . 69 (1): 1406263. DOI : 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. DOI : 10.1029 / 2004gl019561 . ISSN 0094-8276 . 
  13. ^ Скотт, DB; Коллинз, ES; 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 . DOI : 10.1130 / B25011.1 .
  14. ^ Лю, Кам-биу; Фирн, Мириам Л. (2000). «Реконструкция доисторических частот выхода на сушу катастрофических ураганов в северо-западной Флориде по отчетам озерных отложений». Четвертичное исследование . 54 (2): 238–245. Bibcode : 2000QuRes..54..238L . DOI : 10.1006 / qres.2000.2166 .
  15. ^ Макклоски, TA; Ноулз, JT (2009). «Миграция зоны тропических циклонов на протяжении голоцена». В Elsner, JB; Джаггер, TH (ред.). Ураганы и изменение климата . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-09409-0.
  16. ^ Эльснер, 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 . DOI : 10.1175 / 1520-0442 (2000) 013 <2293: SVIMUS> 2.0.CO; 2 . S2CID 131457444 . 
  17. ^ a b c d Пирсон, Ария (3 января 2009 г.). «Идеальный шторм: почему штормы - хорошая новость для рыбаков» . Новый ученый. С. 32–35 . Проверено 13 января 2009 года .
  18. ^ Коулсон, Т; и другие. (2001). «Возраст, пол, плотность, зимняя погода и падение численности популяции сои». Наука . 292 (5521): 1528–1531. Bibcode : 2001Sci ... 292.1528C . DOI : 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 . DOI : 10.1007 / s00442-007-0761-8 . PMID 17546466 . S2CID 6635418 .  
  20. ^ «Связь между солнечной активностью и холодными зимами Великобритании» . Sciencedaily.com. 15 апреля 2010 . Проверено 11 февраля 2012 года .
  21. ^ Д. Фередей; А. Девы; А. Аррибас; AA Scaife; JR Knight (2012). «Сезонные прогнозы зимы в Северном полушарии 2009/10» . Письма об экологических исследованиях . 7 (3): 034031. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / 7/3/034031 .
  22. ^ "Данные индекса NAO единицы климатических исследований Великобритании" . Cru.uea.ac.uk. 6 февраля 1995 . Проверено 11 февраля 2012 года .
  23. ↑ Памела Резерфорд (2 сентября 2010 г.). «Сильный снегопад из-за редкого стечения погодных явлений» . BBC News . BBC News Online . Проверено 2 декабря 2010 года .
  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 . DOI : 10.1029 / 2010GL043830 . Проверено 2 декабря 2010 года .
  25. ^ Мастерс, Джеффри. «Флорида дрожит; картина горячих арктических и холодных континентов вернулась» . Погода под землей . WunderBlog Джеффа Мастерс . Проверено 28 декабря 2010 года .
  26. ^ «Environment Canada - Climate Change - Climate Trends and Variables Bulletin - Winter of 2020/2011» . Архивировано из оригинального 19 января 2012 года . Проверено 5 марта 2012 года .
  27. ^ Jaiser, R .; Dethloff, K .; Handorf, D .; Rinke, A .; Коэн, Дж. (2012). «Влияние изменений морского ледяного покрова на зимнюю циркуляцию атмосферы в Северном полушарии» . Tellus . 64 (1): 11595. Bibcode : 2012TellA..6411595J . DOI : 10.3402 / tellusa.v64i0.11595 .
  28. ^ "Рекордное количество осадков в декабре" . 28 декабря 2015.
  29. ^ "Мальта записывает самую сильную зимнюю засуху за 50 лет" . 29 февраля 2016.

Внешние ссылки [ править ]

  • Текущие наблюдения и прогнозы НАО
  • Информационный бюллетень отдела климатических исследований Великобритании по НАО
  • Обзорный документ по НАО от Национального центра атмосферных исследований США Hurrell et al., ~ 2002, 35pp.
  • Североатлантическое колебание Мартина Висбека
  • Индекс Североатлантического колебания (САК) 1850-2013 гг., Составленный Цзяньпин Ли
  • Ежедневный индекс североатлантических колебаний (САК) за 1948-2013 гг., Составленный Цзяньпин Ли
  • Обзор климатических индексов