Кіріспе
Жердің солтүстік полюсіндегі климаттық цикл Арктикалық осцилляциясы (АО) немесе Солтүстік жылдық режимі / Солтүстік жарты шардың жылдық режимі (NAM) – Арктикалық полюстің 20 градус ендігінен солтүстікке қарайғы ауа райы құбылысы. Бұл Солтүстік жарты шардағы климаттың өзгеруінің маңызды режимі. Оңтүстік жарты шардағы аналогы Антарктикалық осцилляциясы немесе Оңтүстік жылдық режимі (SAM) деп аталады. Индекс уақыт өте келе белгілі бір кезеңділіксіз өзгереді және Арктикадағы бір таңбалы, маусымдық емес теңіз деңгейі қысымының аномалияларымен сипатталады, бұл шамамен 37–45° солтүстік ендікте орналасқан қарама-қарсы таңбалы аномалиялармен теңдестіріледі. Солтүстік Атлантикалық осцилляциясы (NAO) Арктикалық осцилляциясына жақын туыс. Атмосфера динамикасын қайсысы неғұрлым дұрыс бейнелейтіні туралы пікірталас бар. NAO физикалық мағынада анықталуы мүмкін, бұл атмосферадағы өзгерістердің өлшенетін әсерлеріне күштірек әсер етуі мүмкін.
The Arctic oscillation (AO) or Northern Annular Mode/Northern Hemisphere Annular Mode (NAM) is a weather phenomenon at the Arctic pole north of 20 degrees latitude. It is an important mode of climate variability for the Northern Hemisphere. The southern hemisphere analogue is called the Antarctic oscillation or Southern Annular Mode (SAM). The index varies over time with no particular periodicity, and is characterized by non seasonal sea level pressure anomalies of one sign in the Arctic, balanced by anomalies of opposite sign centered at about 37–45° N.
The North Atlantic oscillation (NAO) is a close relative of the Arctic oscillation. There is debate over whether one or the other is more fundamentally representative of the atmosphere's dynamics. The NAO may be identified in a more physically meaningful way, which may carry more impact on measurable effects of changes in the atmosphere.
Сипаттама
Арктикалық тербеліс полюстерде орналасқан теңіз деңгейі қысымының аномалияларының сақина тәрізді (немесе "тоқсандық") үлгісі ретінде көрінеді. Континенттердің және ірі құрлықтардың болуы Арктикалық полюстегі сақина тәрізді құрылымды бұзады, ал Антарктикалық полюсті қоршап тұрған аномалиялар дерлік дөңгелек болып келеді. Климаттанушылар Арктикалық тербелістің жаһандық ауа райы үлгілерімен себептік байланыста екенін (сонымен қатар оларды жартылай болжауға мүмкіндік беретінін) санайды. NASA климатологы Джеймс Э. Хансен Арктикалық тербелістің Арктикадан алыс жерлердегі ауа райына қалай әсер ететін механизмін былай түсіндірді (бірақ Хансеннің түсіндірмесінің қате екенін ескеріңіз: оң АО фазасында Арктикадағы қысым төмендейді, бұл конфигурация реактивті ағынды күшейтеді): Арктикалық тербеліс индексі 20° с.е. және 90° с.е. арасындағы ендіктердегі күнделікті немесе айлық 1000 гПа геопотенциалдық биіктік аномалияларын пайдалану арқылы анықталады. Аномалиялар Арктикалық тербеліс жүктеме үлгісіне проекцияланады, ол 1979-2000 жылдар аралығындағы айлық орташа 1000 гПа геопотенциалдық биіктіктің бірінші эмпирикалық ортогональды функциясы (EOF) ретінде анықталады. Уақыт қатары айлық орташа индекстің стандартты ауытқуымен нормаландырылады.
The Arctic oscillation index is defined using the daily or monthly 1000 hPa geopotential height anomalies from latitudes 20° N to 90° N. The anomalies are projected onto the Arctic oscillation loading pattern, which is defined as the first empirical orthogonal function (EOF) of monthly mean 1000 hPa geopotential height during the 1979 2000 period. The time series is then normalized with the monthly mean index's standard deviation.
Кезектілігі
Өткен ғасырдың көп бөлігінде Арктика осцилляциясы оң және теріс фазалар арасында кезектесіп отырды. 60 күндік жылжымалы орташа деректері 1970 жылдан бері осцилляцияның оң фазаға қарай үдей түскенін көрсетсе де, соңғы он жылдықта ол бейтарап жағдайға қарай бұрылды. Метеорологтар қысқа мерзімді болжамдарда жоғары дәлдікке қол жеткізгенімен, осцилляция күнделікті, айлық, маусымдық және жылдық уақыт өлшемдерінде теріс және оң мәндер арасында кездейсоқ түрде ауытқуын жалғастыруда. Нақты байқаулар мен 7 күндік орташа Глобалды болжау жүйесінің жиынтық Арктика осцилляциясы болжамы арасындағы корреляция шамамен 0,9-ды құрайды. Бұл аймақтық симметриялы тербеліс, полярлық және орташа ендіктердегі теңіз деңгейі қысымы арасындағы, алғаш рет Эдвард Лоренц анықтады және 1998 жылы Дэвид В. Дж. Томпсон мен Джон Майкл Уоллес ат қойды.
Тиісті әсерлері
Ұлттық қар және мұз деректері орталығы Арктика тербелісінің әсерін егжей-тегжейлі сипаттайды. Оң фазада орташа ендіктердегі жоғары қысым мұхит дауылдарын солтүстікке қарай жылжытады, ал айналым үлгісіндегі өзгерістер Аляска, Шотландия және Скандинавияға ылғалды ауа райын, сондай-ақ АҚШ-тың батыс бөлігі мен Жерорта теңізіне құрғақ жағдайды әкеледі. Оң фазада қысқы суық ауа Солтүстік Американың ортасына дейін бұрынғыдай жетпейді, өйткені тербелістің теріс фазасында одан әрі жетеді. Бұл АҚШ-тың Роки тауларынан шығысқа қарайғы бөлігін қалыптыдан жылырақ ұстаса, Гренландия мен Ньюфаундлендті әдеттегіден суық қалдырады. Тербелістің теріс фазасындағы ауа райы үлгілері, жалпы алғанда, оң фазадағы үлгілерге "кері" болады. Климатологтар қазір ауа райының экстремалды құбылыстарын ресми түрде түсіндіру үшін Арктика тербелісін жиі пайдаланады. Ұлттық мұхит және атмосфера басқармасының Ұлттық климаттық деректер орталығының 2010 жылғы желтоқсан айындағы "Климат жағдайы" туралы мәлімдемесі, онда "теріс Арктика тербелісі" тіркесі төрт рет қолданылған, осы тенденцияның өсуін көрсетеді: "Желтоқсанның алғашқы үш аптасында суық арктикалық ауа Батыс Еуропаны қамтыды. Екі ірі қарлы дауыл, мұзды жағдайлар мен суық температура аймақтың көп бөлігінде қиындықтар тудырды. Қыстың қатал ауа райы Солтүстік жарты шардағы ауа райына әсер ететін климаттық үрдіс – теріс Арктика тербелісіне байланысты болды. Гренландияға жақын жердегі берік жоғары қысымды белдеу, немесе "тоқтау жүйесі" суық арктикалық ауаның оңтүстікке қарай Еуропаға жылжуына мүмкіндік берді. Еуропа ғана емес, Солтүстік жарты шардың басқа да аймақтары Арктика тербелісінен әсер көрді. 10-13 желтоқсан күндері АҚШ-тың орталық-батыс бөлігінде үлкен қарлы дауыл болып, суық ауа райы басталды."
"Cold arctic air gripped western Europe in the first three weeks of December. Two major snowstorms, icy conditions, and frigid temperatures wreaked havoc across much of the region The harsh winter weather was attributed to a negative Arctic Oscillation, which is a climate pattern that influences weather in the Northern Hemisphere. A very persistent, strong ridge of high pressure, or 'blocking system', near Greenland allowed cold Arctic air to slide south into Europe. Europe was not the only region in the Northern Hemisphere affected by the Arctic Oscillation. A large snow storm and frigid temperatures affected much of the Midwest United States on December 10–13 "
2010 жылғы оқиғалар
2010 жылдың ақпан айында тербелістің теріс фазасының әсерін көрсететін тағы бір айқын мысал болды. Сол айда Арктика тербелісі 1950 жылдан бергі кезеңде (дәл тіркеу жүргізілген кезеңде) ең теріс айлық орташа мәніне, шамамен −4.266-ға жетті. Сол айда АҚШ-тың Атлантика орталық аймағында үш жеке қарлы дауыл болды. Бірінші дауыл 5-6 ақпанда Мэриленд штатының Балтимор қаласына, ал екінші дауыл 9-10 ақпанда соқты. Нью-Йорк қаласында 25-26 ақпанда тағы бір дауыл болды. 8 наурызда Каталония және көршілес француз департаменттерінде (Лангедок-Руссильон, Миди-Пиреней) қарлы дауыл болып, Жиронада 60 см қар жиналды. Мұндай қарлы дауылдың белсенділігі өте аномальды деп есептеледі және Арктиканың теріс тербелісінің өзі сияқты ерекше жағдай. 2010 жылы және келесі қыстағы АО-ның осы теріс мәндері суық ауаның әдеттегіден әлдеқайда оңтүстікке, субтропикалық Оңтүстік Флоридаға енуіне мүмкіндік берді, нәтижесінде көптеген жерлерде рекордтық төмен температуралар тіркелді және сол жылдың ақпан, наурыз және желтоқсан айларында тропикалық жағажай Канкундағы ең төменгі орташа айлық температуралар климаттық кезеңнің орташа көрсеткіштерінен 4°C-тан асты. 1950 жылдан бері Арктика тербелісінің ең үлкен теріс мәні 1977 жылы −3.767 құрады, ол Нью-Йорк, Вашингтон, Балтимор және Атлантика орталық аймағындағы көптеген басқа да жерлерде қаңтар айының ең суық орташа температурасымен сәйкес келді. 1950 мен 2010 жылдар аралығында қаңтар айында Арктика тербелісінің 60,6% теріс болғанымен, 1950 жылдан бері Нью-Йорктегі ең суық он қаңтардың тоғызы Арктика тербелісінің теріс мәнімен бірге келді.