Североатлантическое колебание
Североатлантическое колебание ( САК ) — погодное явление над северной частью Атлантического океана, выражающееся в колебаниях разницы атмосферного давления на уровне моря (SLP) между Исландским минимумом и Азорским максимумом . Посредством колебаний силы Исландского минимума и Азорского максимума он контролирует силу и направление западных ветров , а также расположение следов штормов в Северной Атлантике. [ 1 ]
НАО была открыта в результате нескольких исследований в конце 19 - начале 20 веков. [ 2 ] В отличие от явления Эль-Ниньо – Южного колебания в Тихом океане, САК представляет собой преимущественно атмосферный режим. Это одно из важнейших проявлений климатических колебаний Северной Атлантики и окружающего ее влажного климата. [ 3 ]
Североатлантическое колебание тесно связано с арктическим колебанием (АО) (или северной кольцевой модой (NAM)), но его не следует путать с атлантическим многодесятилетним колебанием (АМО).
Определение
[ редактировать ]NAO имеет несколько возможных определений. Легче всего понять те, которые основаны на измерении средней сезонной разницы давления воздуха между станциями, например:
- Лиссабон и Стиккисхолмюр / Рейкьявик
- Понта-Делгада , Азорские острова и Стиккисхольмур/Рейкьявик
- Азорские острова (1865–2002 гг.), Гибралтар (1821–2007 гг.) и Рейкьявик. [ 4 ]
Все эти определения имеют общую северную точку (поскольку это единственная станция в регионе с длительной историей) в Исландии ; и различные южные точки. Все они пытаются уловить одну и ту же картину изменений, выбирая станции в «глазе» двух областей стабильного давления: Азорского максимума и Исландского минимума (показано на рисунке).
Более сложное определение, возможное только при наличии более полных современных данных, полученных с помощью численного прогноза погоды , основано на основной эмпирической ортогональной функции (EOF) приземного давления. [ 4 ] Это определение имеет высокую степень корреляции с определением на основе станций. Это затем приводит к дискуссии о том, отличается ли САК от АО/НАМ, и если нет, то какое из двух следует считать наиболее физически обоснованным выражением атмосферной структуры (в отличие от того, которое наиболее явно выпадает из этого списка). математического выражения). [ 5 ] [ 6 ]
Описание
[ редактировать ]Западные ветры, дующие через Атлантику, приносят в Европу влажный воздух. В годы сильных западных ветров лето прохладное, зима мягкая и часты дожди. Если западные ветры подавляются, температура летом и зимой становится более экстремальной, что приводит к волнам жары , глубоким заморозкам и уменьшению количества осадков. [ 7 ] [ 8 ]
Постоянная система низкого давления над Исландией ( Исландский минимум ) и постоянная система высокого давления над Азорскими островами ( Азорский максимум ). направление и сила западных ветров в Европу. Относительная сила и позиции этих систем меняются из года в год, и это изменение известно как НАО. Большая разница в давлении на двух станциях (год с высоким индексом, обозначенный NAO+) приводит к усилению западных ветров и, как следствие, к прохладному лету и мягкой и влажной зиме в Центральной Европе и ее атлантическом фасаде. Напротив, если индекс низкий (NAO-), западные ветры подавляются, северные европейские регионы страдают от холодных и засушливых зим, а штормы движутся на юг, в сторону Средиземного моря . Это приведет к увеличению штормовой активности и количества осадков в южной Европе и Северной Африке.
Особенно в период с ноября по апрель NAO несет ответственность за большую часть изменчивости погоды в Североатлантическом регионе, влияя на изменения скорости и направления ветра, изменения температуры и распределения влаги, а также на интенсивность, количество и направление штормов. Исследования теперь показывают, что NAO может быть более предсказуемым, чем предполагалось ранее, и для NAO могут быть возможны умелые зимние прогнозы. [ 9 ]
Ведутся споры о том, насколько NAO влияет на краткосрочную погоду в Северной Америке. Хотя большинство согласны с тем, что влияние НАО на Соединенные Штаты гораздо меньше, чем на Западную Европу, [ 10 ] Считается также, что САК влияет на погоду в большей части верхних центральных и восточных районов Северной Америки. [ 10 ] Зимой, когда индекс высок (NAO+), Азорский максимум вызывает более сильную юго-западную циркуляцию над восточной половиной североамериканского континента, что предотвращает падение арктического воздуха на юг (в Соединенные Штаты к югу от 40-й широты). В сочетании с Эль-Ниньо этот эффект может привести к значительно более теплым зимам на верхнем Среднем Западе и в Новой Англии , но влияние на юг этих областей является спорным. И наоборот, когда индекс NAO низкий (NAO-), верхние центральные и северо-восточные части Соединенных Штатов могут подвергаться вспышкам зимних холодов в большей степени, чем обычно, с соответствующими сильными метелями. Считается, что летом сильная САК- способствует ослаблению реактивного течения, которое обычно втягивает зональные системы в Атлантический бассейн, что вносит 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 и расположение центров давления) САК более эффективны для изучения взаимосвязей с сезонной и субсезонной изменчивостью климата в Европе, Северной Америке и Средиземноморском регионе. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
Влияние на уровень моря в Северной Атлантике
[ редактировать ]При положительном индексе САК (НАО+) 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 прогнозирования будущих тенденций уровня моря, поскольку колебания среднего давления порядка миллибар могут привести к колебаниям уровня моря порядка сантиметров.
Североатлантические ураганы
[ редактировать ]Контролируя положение Азорского максимума, NAO также влияет на направление общих траекторий штормов для крупных североатлантических тропических циклонов : положение Азорского максимума дальше на юг имеет тенденцию направлять штормы в Мексиканский залив , тогда как северное положение позволяет им отслеживать Атлантическое побережье Северной Америки. [ 13 ]
Как палеотемпестологические показали исследования, несколько крупных ураганов обрушивались на побережье Персидского залива в течение 3000–1400 гг. до н.э., а также 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 подвергалось катастрофическим ураганам, и вероятность их выхода на берег увеличивалась в 3–5 раз. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
Экологические эффекты
[ редактировать ]До недавнего времени с конца 1970-х годов САК в целом находился в более позитивном режиме, принося более холодные условия в Северо-Западную Атлантику, что было связано с процветающими популяциями Лабрадорского моря снежных крабов , у которых низкий температурный оптимум. [ 17 ]
Потепление Северного моря от NAO+ снижает выживаемость личинок трески , которые находятся на верхнем пределе своей температурной устойчивости, равно как и похолодание в море Лабрадор, где личинки трески находятся на нижнем температурном пределе. [ 17 ] Пик NAO+ в начале 1990-х годов, хотя и не является решающим фактором, возможно, способствовал краху промысла трески на Ньюфаундленде . [ 17 ]
В юго-западной Европе САК-события связаны с усилением эоловой активности. [ 18 ]
На восточном побережье США NAO+ приводит к повышению температуры и увеличению количества осадков, а, следовательно, к более теплым и менее соленым поверхностным водам. Это предотвращает богатый питательными веществами апвеллинг , который снижает продуктивность. Банк Джорджес и залив Мэн страдают от сокращения вылова трески. [ 17 ]
Сила NAO также является определяющим фактором в колебаниях численности интенсивно изучаемых овец Соай . [ 19 ]
Как ни странно, Джонас и Йорн (2007) обнаружили сильный сигнал между NAO и видовым составом кузнечиков в высокотравных прериях Среднего Запада США. Они обнаружили, что, хотя NAO существенно не влияет на погоду на Среднем Западе, произошло значительное увеличение численности обычных видов кузнечиков (например, Hypochroma alba, Hesperotettix spp., Phoetaliotes nebrascensis, M. scudderi, M. keeleri и Pseudopomala). brachyptera ) после зимы во время положительной фазы САК и значительное увеличение численности менее распространенных видов (например, Campylacantha olivacea, Melanoplus sanguinipes, Mermiria picta, Melanoplus Packardii и Boopedon gracile ) после зим во время отрицательной фазы САК. Считается, что это первое исследование, показывающее связь между НАО и наземными насекомыми в Северной Америке. [ 20 ]
Экологические последствия САК простираются до Тибетского нагорья , где с явлениями САК связано увеличение засушливости, приводящее к значительной гибели лесов и усилению пыльных бурь. [ 21 ]
Зима 2009–10 гг. в Европе.
[ редактировать ]Зима 2009–2010 годов в Европе была необычно холодной. Предполагается, что это может быть связано с сочетанием низкой солнечной активности, [ 22 ] теплая фаза Эль-Ниньо – Южного колебания и сильная восточная фаза квази-двухлетнего колебания происходят одновременно. [ 23 ] Метеорологическое бюро сообщило, что в Великобритании, например, пережила самую холодную зиму за 30 лет. Это совпало с исключительно негативной фазой существования НАО. [ 24 ] Анализ, опубликованный в середине 2010 года, подтвердил, что имело место одновременное явление « Эль-Ниньо » и редкое явление крайне негативного САК. [ 25 ] [ 26 ]
Однако зимой 2010–2011 годов в Северной и Западной Европе Исландский минимум , обычно расположенный к западу от Исландии и к востоку от Гренландии, регулярно появлялся к востоку от Исландии и, таким образом, пропускал исключительно холодный воздух в Европу из Арктики. Сильная область высокого давления изначально располагалась над Гренландией , изменяя нормальный характер ветров в северо-западной Атлантике, создавая блокирующий рисунок, направляющий теплый воздух в северо-восточную Канаду и холодный воздух в Западную Европу, как это было предыдущей зимой. Это произошло во время сезона Ла-Нинья и связано с редкой арктической дипольной аномалией . [ 27 ]
В северо-западной части Атлантики обе эти зимы были мягкими, особенно 2009–2010 гг., который был самым теплым из зарегистрированных в Канаде. Зима 2010-2011 годов была особенно выше нормы в северных арктических регионах этой страны. [ 28 ]
Вероятность холодных и многоснежных зим в Центральной Европе возрастает, когда Арктика летом покрыта меньшим количеством морского льда. Ученые Потсдамского исследовательского отдела Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера Ассоциации Гельмгольца расшифровали механизм, согласно которому сокращение морского ледяного покрова в летнее время меняет зоны давления воздуха в арктической атмосфере и влияет на европейскую зимнюю погоду.
Если летом происходит особенно масштабное таяние арктического морского льда, как это наблюдается в последние годы, два важных эффекта усиливаются. Во-первых, отступление светлой ледяной поверхности обнажает более темный океан, в результате чего летом он сильнее нагревается от 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, поскольку в этот период океан теплее атмосферы.
Нагревание воздуха вблизи земли приводит к восходящим движениям и атмосфера становится менее стабильной. Одной из таких закономерностей является разница давления воздуха между Арктикой и средними широтами: арктические колебания с максимумами на Азорских островах и минимумами в Исландии, известными из сводок погоды. Если эта разница велика, возникнет сильный западный ветер, который зимой несет теплые и влажные воздушные массы Атлантического океана 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. Модельные расчеты показывают, что разница давления воздуха при уменьшении морского ледяного покрова арктическим летом уменьшается следующей зимой, что позволяет арктическому холоду переместиться в средние широты. [ 29 ]
Зима 2015–16 годов в Европе
[ редактировать ]Несмотря на одно из самых сильных явлений Эль-Ниньо , зарегистрированных в Тихом океане, зимой 2015–2016 годов над Европой преобладало преимущественно положительное Североатлантическое колебание. Например, в Камбрии в Англии зарегистрирован один из самых дождливых месяцев за всю историю наблюдений. [ 30 ] На Мальтийских островах в Средиземноморье был зарегистрирован один из самых засушливых лет за всю историю наблюдений вплоть до начала марта: средний показатель по стране составил всего 235 мм, а в некоторых районах - менее 200 мм. [ 31 ]
См. также
[ редактировать ]- Арктические колебания
- Антарктическое колебание
- Антициклон
- Атлантический океан
- Азорские острова Хай
- Эль-Ниньо – Южное колебание
- Глобальное потепление
- Исландский низкий
- Широта Гольфстрима и индекс северной стены Гольфстрима
- Северо-Атлантическое течение
- Североатлантический круговорот
- Тихоокеанское десятилетнее колебание
- Схема телекоммуникаций между Тихоокеанским регионом и Северной Америкой
- Квазидвухлетние колебания
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Харрел, Джеймс В. (2003). Североатлантическое колебание: климатическое значение и воздействие на окружающую среду . Американский геофизический союз. ISBN 9780875909943 .
- ^ Стивенсон, Д.Б., Х. Ваннер, С. Брённиманн и Дж. Лютербахер (2003), История научных исследований североатлантического колебания, в книге «Североатлантическое колебание: климатическое значение и воздействие на окружающую среду», под редакцией Дж. В. Харрелла, Ю. Кушнир, Г. Оттерсен и М. Висбек, стр. 37-50, Американский геофизический союз, Вашингтон, округ Колумбия, дои : 10.1029/134GM02
- ^ Харрелл, Джеймс В. (1995). «Десятилетние тенденции в североатлантическом колебании: региональные температуры и осадки». Наука . 269 (5224): 676–679. Бибкод : 1995Sci...269..676H . дои : 10.1126/science.269.5224.676 . ПМИД 17758812 . S2CID 23769140 .
- ^ Jump up to: а б Харрелл, Джим. «Климатические индексы НАО/ДН» . Секция анализа климата CGD . Архивировано из оригинала 28 марта 2010 года.
- ^ Бьеркнес, Дж (1964). «Атлантическое воздушно-морское взаимодействие» . Адв. Геофиз . Достижения геофизики. 10 : 1–82 . Бибкод : 1964AdGeo..10....1B . дои : 10.1016/S0065-2687(08)60005-9 . ISBN 9780120188109 .
- ^ Кук, скорая помощь; Д'Арриго, РД; Бриффа, КР (1998). «Реконструкция Североатлантического колебания с использованием хронологии годичных колец из Северной Америки и Европы». Голоцен . 8 (1): 9–17. Бибкод : 1998Holoc...8....9C . дои : 10.1191/095968398677793725 . S2CID 128944923 .
- ^ «Североатлантическое колебание (САК)» . НОАА . Проверено 3 апреля 2014 г.
- ^ Интернет-группа Центра прогнозирования климата (10 января 2012 г.). «Центр прогнозирования климата, Североатлантическое колебание (НАО)» . НОАА . Проверено 3 апреля 2014 г.
- ^ Скайф, А.А.; Аррибас, А.; Блокли, Э.; Брукшоу, А.; Кларк, RT; Данстон, Н.; Ид, Р.; Фередей, Д.; Фолланд, СК; Гордон, М.; Хермансон, Л.; Найт, младший; Леа, диджей; Маклахлан, К.; Девицы, А.; Мартин, М.; Петерсон, АК; Смит, Д.; Веллинга, М.; Уоллес, Э.; Уотерс, Дж.; Уильямс, А. (март 2014 г.). «Умелое долгосрочное предсказание зим в Европе и Северной Америке». Письма о геофизических исследованиях . 41 (7): 2514–2519. Бибкод : 2014GeoRL..41.2514S . дои : 10.1002/2014GL059637 . hdl : 10871/34601 . S2CID 127165980 .
- ^ Jump up to: а б с д Осман, Махмуд; Зайчик, Бенджамин; Бадр, Хамада; Хамид, Султан (2021). «Североатлантические центры действия и сезонная и субсезонная изменчивость температуры в Европе и восточной части Северной Америки» . Международный журнал климатологии . 41 . дои : 10.1002/joc.6806 . ISSN 1097-0088 . S2CID 225429315 .
- ^ Риаз, Сайед М.Ф.; Икбал, MJ; Хамид, Султан (1 января 2017 г.). «Влияние Североатлантического колебания на зимний климат Германии» . Теллус А: Динамическая метеорология и океанография . 69 (1): 1406263. Бибкод : 2017TellA..6906263R . дои : 10.1080/16000870.2017.1406263 .
- ^ Хамид, султан; Пионтковский, Сергей (4 мая 2004 г.). «Преобладающее влияние Исландского минимума на положение северной стены Гольфстрима». Письма о геофизических исследованиях . 31 (9): н/д. Бибкод : 2004GeoRL..31.9303H . дои : 10.1029/2004gl019561 . ISSN 0094-8276 . S2CID 130771692 .
- ^ Скотт, Д.Б.; Коллинз, ES; Гейс, 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. Бибкод : 2003GSAB..115.1027S . дои : 10.1130/B25011.1 .
- ^ Лю, Кам-биу; Ферн, Мириам Л. (2000). «Реконструкция доисторических частот выхода на берег катастрофических ураганов на северо-западе Флориды по данным Lake Sediment Records». Четвертичные исследования . 54 (2): 238–245. Бибкод : 2000QuRes..54..238L . дои : 10.1006/qres.2000.2166 . S2CID 140723229 .
- ^ Макклоски, штат Техас; Ноулз, Дж. Т. (2009). «Миграция зоны тропических циклонов на протяжении голоцена». В Элснер, Дж.Б.; Джаггер, TH (ред.). Ураганы и изменение климата . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-09409-0 .
- ^ Элснер, Джеймс Б.; Лю, Кам-биу; Кохер, Бетани (2000). «Пространственные вариации крупных ураганов в США: статистика и физический механизм» . Журнал климата . 13 (13): 2293–2305. Бибкод : 2000JCli...13.2293E . doi : 10.1175/1520-0442(2000)013<2293:SVIMUS>2.0.CO;2 . S2CID 131457444 .
- ^ Jump up to: а б с д Пирсон, Ария (3 января 2009 г.). «Идеальный шторм: почему штормы — хорошая новость для рыбаков» . Новый учёный. стр. 32–35 . Проверено 13 января 2009 г.
- ^ Костас, Сусана; Херес, Соня; Триго, Рикардо М.; Гобл, Рональд; Ребело, Луис (24 мая 2012 г.). «Вторжение песка вдоль побережья Португалии, вызванное сдвигом на запад во время холодного климата» . Четвертичные научные обзоры . 42 : 15–28. Бибкод : 2012QSRv...42...15C . doi : 10.1016/j.quascirev.2012.03.008 . hdl : 10400.9/1848 . Проверено 30 августа 2023 г.
- ^ Коулсон, Т; и др. (2001). «Возраст, пол, плотность, зимняя погода и сокращение численности соевых овец». Наука . 292 (5521): 1528–1531. Бибкод : 2001Sci...292.1528C . дои : 10.1126/science.292.5521.1528 . ПМИД 11375487 .
- ^ Джонас, Джейн Л.; Йорн, Энтони; и др. (2007). «Сообщества кузнечиков (Orthoptera: Acrididae) реагируют на пожар, выпас бизонов и погоду в высокотравных прериях Северной Америки: долгосрочное исследование». Экология . 153 (3): 699–711. Бибкод : 2007Oecol.153..699J . дои : 10.1007/s00442-007-0761-8 . ПМИД 17546466 . S2CID 6635418 .
- ^ Фанг, Оя; Альфаро, Рене И.; Чжан, Ци-Бин (апрель 2018 г.). «Кольцы деревьев свидетельствуют о крупном эпизоде гибели лесов на Тибетском нагорье в конце 18 века» . Глобальные и планетарные изменения . 163 : 44–50. Бибкод : 2018GPC...163...44F . дои : 10.1016/j.gloplacha.2018.02.004 .
- ^ «Связь между солнечной активностью и холодными зимами в Великобритании» . Sciencedaily.com. 15 апреля 2010 года . Проверено 11 февраля 2012 г.
- ^ Д. Фередей; А. Девицы; А. Аррибас; А. А. Скайф; Дж. Р. Найт (2012). «Сезонные прогнозы зимы Северного полушария 2009/10 года» . Письма об экологических исследованиях . 7 (3): 034031. Бибкод : 2012ERL.....7c4031F . дои : 10.1088/1748-9326/7/3/034031 .
- ^ «Индексные данные британского подразделения климатических исследований NAO» . Cru.uea.ac.uk. 6 февраля 1995 года . Проверено 11 февраля 2012 г.
- ^ Памела Резерфорд (2 сентября 2010 г.). «Огромный снегопад, вызванный редким совпадением погодных явлений» . Новости Би-би-си . Новости BBC онлайн . Проверено 2 декабря 2010 г.
- ^ 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 года» . Письма о геофизических исследованиях . 37 (14): L14703. Бибкод : 2010GeoRL..3714703S . дои : 10.1029/2010GL043830 . Проверено 2 декабря 2010 г.
- ^ Мастерс, Джеффри. «Флорида дрожит; модель горячих арктических и холодных континентов возвращается» . Погода под землей . WunderBlog Джеффа Мастерса. Архивировано из оригинала 25 марта 2017 года . Проверено 28 декабря 2010 г.
- ^ «Окружающая среда Канады - Изменение климата - Бюллетень климатических тенденций и переменных - Зима 2020/2011 г.» . Архивировано из оригинала 19 января 2012 года . Проверено 5 марта 2012 г.
- ^ Джайзер, Р.; Детлофф, К.; Хандорф, Д.; Ринке, А.; Коэн, Дж. (2012). «Влияние изменений морского ледяного покрова на зимнюю циркуляцию атмосферы Северного полушария» . Теллус А. 64 (1): 11595. Бибкод : 2012TellA..6411595J . дои : 10.3402/tellusa.v64i0.11595 .
- ^ «Рекордное количество осадков в декабре» . 28 декабря 2015 г.
- ^ «На Мальте зафиксирована самая сильная зимняя засуха за последние 50 лет» . 29 февраля 2016 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Текущие наблюдения и прогнозы НАО
- Информационный листок отдела климатических исследований Великобритании в NAO. Архивировано 19 марта 2008 г. в Wayback Machine.
- Обзорный документ о NAO от Национального центра атмосферных исследований США, Hurrell et al, ~2002, 35 стр.
- Североатлантическое колебание Мартина Висбека
- Индекс Североатлантического колебания (NAO) 1850–2013 гг., Цзяньпин Ли
- Индекс суточного североатлантического колебания (NAO), 1948–2013 гг., Цзяньпин Ли
- Обзор климатических индексов