NAO: stato dell'arte (parte 6)

[steph]

Torniamo, dopo diverso tempo, a parlare della NAO e dei suoi principali predictors.
Oggi riesaminerò, ampliando un po’ il discorso fatto nella parte 4, http://forum.meteonetwork.it/showthread.php?t=40775
il legame SSTA-circolazione atmosferica, sempre ovviamente in funzione dell’influenza su questo importante pattern.

Ho già avuto modo di dire che di questo legame non se ne può fare una regola generale applicabile ovunque e sempre: dipende da posizione latitudinale http://forum.meteonetwork.it/showpost.php?p=630104&postcount=201
ma anche dalla configurazione delle SSTA.
Tenendo sempre ben presente che il rapporto fra SSTA e anomalie bariche/circolatorie è retroattivo: se infatti le SSTA possono essere sì con-causa di anomalie nel jetstream, va ricordato che le stesse sono pure effetto di persistenti configurazioni bariche che, tramite il noto meccanismo di Ekman (per es. venti superficiali dati da persistente LP interagiscono con l’oceano producendo divergenza sulla superficie delle acque che provoca, a sua volta, risalita di acque fredde nei pressi del centro della LP e portando così a SSTA-) e altri fattori (persistente nuvolosità o meno, evaporazione accentuata o meno…) possono provocare anomalie nelle SST.

Secondo Jerome Namias, forse il più grande pioniere del legame oceano-atmosfera, una semplificazione schematica che verte sull’influenza data al jetstream dalle SSTA delle latitudini medio-alte (quelle soggette alla linea di sviluppo del jetstream)., può essere questa:


GPH500hPa medio e direzione media del jetstream a 500 hpa (A):


SST medie sul NATL.
---: isoterma delle SST distorto, tale per cui si ha SSTA- a W e SSTA+ a E.
A: direzione media del jetstream a 500 hPa.
B: nuova direzione del jet "forzata" dalla persistenza delle SSTA


Questa situazione è applicabile sia in sintonia fra oceano e atmosfera (lag 0) sia con lag temporali di qualche settimana (direi al max. 1 mese, di più ovviamente se le SSTA persistono a lungo).

Ci sono però parecchi casi (e, come visto, per la NAO sono spesso predictor assai importanti) nei quali il lag è più ampio, dimostrando così una sorta di “memoria” con la quale le SSTA forzano le anomalie bariche.

Uno dei più importanti (e prematuri) è il famoso predittore leggibile dalle SSTA ad est/sudest di Terranova nel precedente mese di maggio, http://forum.meteonetwork.it/showpost.php?p=495079&postcount=1

parametro predittivo proposto da Rodwell e Folland (2002) e già da tempo in uso al MetOffice.

Altri autori (Czaja e Frankignoul, 1999 e 2002) fanno notare, a loro volta, che SSTA ad est/sudest di Terranova con una configurazione simile a quella del predictor precedente (“ferro di cavallo” del NATL) in estate (LA), presentano una discreta correlazione con la NAO di inizio inverno (ND), tale per cui SSTA+ (SSTA-) ad est/sudest di Terranova circondata da SSTA- (SSTA+) in LA induce NAO+ (NAO-) in ND. Aggiungono inoltre una debole anticorrelazione fra SSTA sull’Atlantico tropicale (fra 20° S e 20° N) in O e il segno della NAO sempre ad inizio inverno (ND).

Ovviamente c’è poi il famoso Tripolo, http://www.ldeo.columbia.edu/NAO/old/abaker.gif

da monitorare già da fine estate, predictor proposto da Saunders e Qian (2002).

Oggi mi concentrerò invece sul periodo che precede giusto l’inizio dell’inverno (OND), cercando possibili configurazioni nelle SSTA che possano ulteriormente ampliare la “lettura” anticipata del pattern NAO invernale.


Inanzitutto ho plottato (Rianalisi NCEP) le SSTA fra NPAC e NATL di OND che precedevano inverni (DJF) connotati da NAO+ e NAO- (media dei 3 mesi).
Per affinare ancora di più l’analisi, ho poi selezionato ulteriormente il campione, scegliendo inverni connotati da una NAO con il segno persistente (tutti e 3 i mesi o 2 mesi ma con il terzo che non superava 0.5 risp. -0.5) e/o forte (almeno un indice 1.0 risp. -1.0 in uno dei 3 mesi oppure in 2 mesi anche se con il terzo di segno opposto).

Ecco cosa è uscito:

SSTA OND degli inverni (DJF) connotati da NAO+


SSTA OND degli inverni (DJF) connotati da NAO-


Per curiosità: ecco il GPH500hPa medio degli anni di NAO+,, risp. NAO-:



SSTA OND degli inverni (DJF) connotati da NAO+ persistente e/o forte


SSTA OND degli inverni (DJF) connotati da NAO- persistente e/o forte



In generale: a parte il Tripolo Nordatlantico (poco leggibile a fine autunno/inizio inverno) e SSTA in zona RM (da monitorare anche a fine autunno), http://forum.meteonetwork.it/showpost.php?p=735500&postcount=1

e a parte la zona ENSO (per la quale rimando alla parte 5) http://forum.meteonetwork.it/showthread.php?t=42409

c’è ancora almeno una zona che merita un approfondimento: la cosiddetta zona Namias (NPAC a circa 30-45° N e 155-175° W), da nome di colui che per primo notò l’importanza di quest’area oceanica nel forzare il JS sullo scacchiere Nordpacifico orientale/Nordamerica ma con qualche influenza pure su quello euro-atlantico.

Finora, pochi studi han preso in esame quell’area, il più famoso dei quali (dopo quelli pionieristici dello stesso Namias risalenti agli anni 60) è quello di Farmer ad inizio anni 70 (riportato da Lamb).

Per questo motivo ho deciso di dividere l’analisi in 2 periodi: 1948-1972 e poi 1973-2006.

Ecco cosa esce:

Periodo 1948-1972:

SSTA-minusSSTA+ in zona Namias in OND


SLPA negli inverni (DJF) connotati da SSTA- meno SLPA negli inverni (DJF) connotati da SSTA+ in zona Namias in OND



forti e persistenti SSTA+ (SSTA-) in quell'area del Nordpacifico a fine autunno/inizio inverno (OND) tendono ad indurre, in inverno (DJF):

v HP (LP) fra l'Islanda e l'Europa centrale con centro sulle isole britanniche e quindi il pattern NAO- (NAO+). Il pattern non è cmq molto forte, perché il gradiente barico fra Azzorre/Iberia e Islanda non è ampio;
v un ponte di LP (HP) fra Canada artico-Polo-Siberia centrale, in tipico pattern AO+(AO-);
v HP (LP) sulle Aleutine.

Periodo 1973-2006:

SSTA-minusSSTA+ in zona Namias in OND


SLPA negli inverni (DJF) connotati da SSTA- meno SLPA negli inverni (DJF) connotati da SSTA+ in zona Namias in OND






forti e persistenti SSTA+ (SSTA-) in quell'area del Nordpacifico a fine autunno/inizio inverno (OND) tendono ad indurre, in inverno (DJF):

v HP (LP) fra il medio Nordatlantico e l'Europa occidentale e quindi il pattern NAO+ (NAO-) Anche in questo caso, il pattern non è molto forte, perché il gradiente barico fra Azzorre/Iberia e Islanda non è ampio;
v un ponte di LP (HP) fra Canada artico-Polo-Scandinavia-Russia NW, in tipico pattern AO+ (AO-);
v HP (LP) a sud delle Aleutine.

à Fra i primo e il secondo periodo si nota uno spostamento verso sud dei 2 centri d'azione (Nordpacifico, Nordatlantico), tale per cui il pattern NAO inverte il suo segno.
Costante, invece, il segno AO, vista la persistenza, fra i 2 periodi, della anomalie bariche artiche.

To be continued....

[Aliseo]

Salvata la leggerò con calma! Meno male che ci siete voi

[steph]

Per completare il discorso sul ruolo forzante esercitato dalle SST nell'indurre il pattern NAO invernale verso una specifica configurazione, ci sarebbe ancora da menzionare l'Oceano Indiano.

Finora un po' trascurato, negli ultimi anni diverse ricerche si sono concentrate pure su questo oceano (es. Hoerling et al., 2001, 2003; Bader e Latif, 2003).

Le SSTA indiane sembrerebbero agire sulla NAO invernale su scala temporale lunga, perlomeno decadale (un po' come i cicli oceanicii dell'AMO e della PDO).

Gli autori citati evidenziano come l'incremento delle SSTA a cui è soggetto l'oceno Indiano negli ultimi decenni, tenda a favorire il pattern NAO+ (su scala multidecadale).

In generale, cmq, pare che il forcing dato dal progressivo riscaldamento delle SST tropicali tenda ad agire favorendo il trend verso una fase estrema di NAO+ (tramite alterazione delle configurazioni e della magnitudo delle piogge tropicali e del riscaldamento atmosferico). Ma in questo caso, il ruolo predominante sarebbe quello dell'Indiano.

Vediamo, per concludere, qualche grafico:



Nel terzo e quarto grafico vediamo il trend delle SST dell'Oceano Indiano (IO SST) e nell'area West Pacific (WP SST).
Evidente, soprattutto nel grafico relativo all'IO, il trend verso l'alto delle SST soprattutto degli ultimi decenni, abbastanza simile al trend della NAO verso una maggior frequenza di NAO+ (sempre su scala pluriennle).

To be continued....

[mmg1]

Adesso affrontiamo un altra regione oceanica che pare avere influenza influenza sulle dinamiche invernali europee: si tratta della regione Atlantica tropicale. Visto che è meno conosciuta ne darei una breve descrizione per poi passare alla vera e propria discussione.


L’ anomalia delle SST in regione NAT viene calcolata in un ampia regione tropicale del Nord Atlantico nella zona 40 ° W - 20 ° W, 5 ° N - 20 ° N.
L’anomalia delle SST in regione SAT è calcolata nella regione 15 ° W - 5 ° E, 5 ° S - 5 ° N.
Il TASI SST indice di anomalia, è un indicatore della superficie meridionale del gradiente di temperatura nell’ Oceano Atlantico tropicale. Esso è calcolato come differenza degli indici NAT e SAT.
Qua sotto vediamo quali condizioni si sono proposte negli anni:


NAT+ SAT + 1981 1989 1990 1995 1997 1998 1999 2002 2003 2004 2005 2006
NAT- SAT –: 1954 1959 1964 1974 1975 1976 1977 1982 1986
NAT + SAT –:1955 1957 1969 1983 1987 2001
NAT- SAT + :1963 1967 1984
NAT neutral SAT neutral 1960 1961 1966 1968 1979
NAT neutral SAT + 1985 1988 1993 1994
NAT neutral SAT –: 1950 1952 1956 1958 1962 1965 1970 1971 1978 1992 1996 2000
SAT neutral NAT +
SAT neutral NAT -: 1951 1972 1973 1980 1991
Il principale criterio di variabilità delle SST nel Nord Atlantico - il tripolo - è la risposta diretta dell’oceano agli anomali scambi mare -atmosfera derivati dalla NAO. Poichè la NAO è più attiva da dicembre a marzo,l’influenza sul tripolo Atlantico è più energica nel tardo inverno (è necessario 1 mese per integrare il forcing della NAO)
Tuttavia se è vero che il forcing NAO dà i suoi effetti più marcati nel periodo invernale, è anche vero che poi la memoria oceanica ha caratteristiche pluriannuali per cui pur perdendosi in parte l’effetto della influenza invernale a causa dell’effetto esercitato dal termoclino estivo, in fase autunnale si assiste ad un particolare meccanismo noto come re-emergence mechanism che ripropone il re instaurarsi delle anomalie oceniche delle SST dell’inverno precedente (Alexander e Deser, 1995).
Fatta questa premessa consideriamo l’interazione che esiste perciò tra il lobo meridionale del tripolo Atlantico e la regione tropicale Atlantica e di conseguenza l’ interazione biunivoca TASI-TA che può spiegare il motivo dell’ interesse nella trattazione di questo indice in chiave di previsione invernale Europea.
Si è constato che mentre l’influenza delle SST del tripolo Atlantico ha un ritardo di correlazione con le configurazioni bariche europee di 4-5 mesi (Frankignoul, 1985), l’influenza del TASI sembra limitata ad un lag di 1-2 mesi, per cui nel nostro studio prendiamo in considerazione le SST autunnali per individuare le possibili interazioni con la circolazione emisferica boreale.
Più deboli alisei nella regione subtropicale settentrionale sono associate con anomalie positive delle SST e viceversa. A sua volta i trades wind dell’emisfero boreale e la collocazione dell’ITCZ sono pure influenzate dai cambi delle SST a sud dellEquatore: SST più fredde sul sud Africa corrispondono a trades winds più deboli sul nord atlantico e una disposizione più a sud del normale dell’ITCZ dutrante la primavera boreale.


Sempre per rimarcare il ruolo delle SST tropicali va considerato anche che esiste una variabilità simile a quella esercitata da El Niño nel Pacifico, nell’ Oceano Atlantico tropicale (Covey-Crump e Hastenrath, 1978; Philander, 1986; Zebiak, 1993; Scatola e Huang, 1994). Sebbene sia molto più debole rispetto a quello che accade nel Pacifico, le anomalie delle SST dell'Atlantico equatoriale per esempio, hanno un effetto sulla precipitazioni nel Golfo di Guinea (Wagner e da Silva 1994) pur non avendo un ruolo predominante come avviene nel Pacifico.

Relazione tra NAO e TAV.
C’è una forte correlazione tra la variabilità climatica tropicale e la NAO. Cambiamenti nei trade winds, governate dalla forza e dalla collocazione dell’ alta Azzorriana influenza le SST sottostanti attraverso scambi di calore. Perciò le SST del tripolo e le SST interemisferiche condividono comuni anomalie delle SST nella zona tra l’equatore e i 30° N .
Cambiamenti negli alisei, governata da oscillazioni nella forza e la posizione dell’alta Azzorriana, incide sulle SST sottostanti associato a scambi di calore tra superficie e strati profondi
Così i gradienti delle SST del TA e le SST interhemisferiche condividono comuni anomalie SST tra l'equatore e 30 ° N. La NAO riesce a incidere sulle SST di queste regioni con un ritardo di 1-2 mesi rispetto al momento più attivo della stagione invernale (Gennaio - Marzo). L'atmosfera tropicale, e soprattutto la sua superficie cross- equatoriale, è sensibile ai cambiamenti dei gradienti interemisferici delle SST (vedi Chiang e al. , 2001). Il NAO può anche essere influenzato dalla subtropicale SST anomalie.
Sutton e al. (2000) mostra che vi è un significativo modello che risponde allo schema del tripolo Atlantico, e sostengono che le anomalie delle SST subtropicali anche se non si è chiarito le basi di questa interconnessione. È stato anche suggerito (Rajagopalan e al. , 1998; Tourre e al. , 1999) che vi è un collegamento tra la NAO e tropicali SST nel Sud Atlantico.(NORTH ATLANTIC CLIMATE VARIABILITY: PHENOMENA,IMPACTS AND MECHANISMS JOHN MARSHALL, INTERNATIONAL JOURNAL OF CLIMATOLOGY INT. J. CLIMATOL. 21: 1863–1898 (2001))
La risposta extratropicale indotta dal dipolo delle SST tropicali ha sicure influenze sulla stessa NAO inducendo alterazioni circolatorie in grado di influenzare a livelli statistici significativi l’alta Azzorriana e con meno influenza pure la semipermanente Islandese.
( Tropical Atlantic air-sea interaction and its influence on the NAO Yuko Okumura and Shang-Ping Xie GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 28, NO. 8, APRIL 15, PAGES 1507-1510, 2001).
Qua di seguito i quadro dei gpt per i mesi di Nov Dec e Jan relativi alle varie combinazioni in area TASI.