NAO: stato dell'arte (parte 5)

giacomo · 18/07/2007, 15:05

Originariamente Scritto da steph

Possibile legame tra ENSO e NAO attraverso i Blockings

Su scala intrastagionale, i blocking alla circolazione atmosferica prevalentemente zonale delle medie latitudini, come si sa, durando da alcuni giorni a più settimane (fino al caso limite di 2-3 mesi come l’inverno 1962/63), possono provocare significative anomalie termiche e precipitative su un’ampia area come per es. l’Europa occidentale.
Molto spesso li si considera sul piano barico di 500 hPa, ma sono rintracciabili pure nella distribuzione pressorea al suolo.

Tibaldi e Molteni (1990) hanno definito una sorta di “Blocking Index”. Per informazioni più dettagliate, consultare il sito della NOAA dedicato ai blocking
http://www.cpc.noaa.gov/products/precip/CWlink/MJO/block.shtml

Ho considerato solo i casi invernali (DJF), primo grafico a sinistra.

Interessante è notare che, su un campione di 51 anni (1950-2000), in DJF i “blocking days” (BD) nel flusso zonale delle medie latitudini (a 500 hPa) sono più frequenti in due aree specifiche:
·fra Nordatlantico orientale ed Europa NW (Mare del Nord, attorno alla longitudine 0°, più precisamente fra 10°W e 20°E)
·nel Pacifico settentrionale (a sud dello stretto di Bering, isole Aleutine, grossomodo attorno alla linea del cambiamento di data).

Considerando il primo caso, è evidente che nel caso di lunghi periodi con BD più frequenti il segno della NAO tenderà a diminuire (>BD fra UK e Mare del Nord à NAO-; < BD fra UK e Mare del Nord à NAO+).

Lo studio della NOAA ha cercato se vi siano cambiamenti significativi nella frequenza dei BD e i casi di ENSO+/-.
Nello studio le sigle W (C) stanno per Warm (Cold) ENSO, cioè episodi di El Nino (La Nina).
W-, W, W+, C-, C, C+, rappresentano rispettivamente condizioni di El Nino o La Nina deboli, moderati o forti. N sta per “La Nada”, vale a dire condizioni neutre (nonENSO). L’indice da loro usato è l’ONI (http://www.cpc.noaa.gov/research_papers/ncep_cpc_atlas/8/ensoyrs.txt).

Quali i risultati?

I grafici riportano in rosso la media dei BD riscontrabile nei 51 anni presi in esame (M). In blu, invece, la frequenza dei BD nei casi esaminati.

·Ebbene: nel caso di ENSO+ o El Nino (W-, W, W+, ultimo grafico), sul comparto euroatlantico, sembrerebbe esserci una minima variazione rispetto alla M, se non una leggera diminuzione dei BD ad est di 20°E. Questo potrebbe essere in sintonia con quanto visto precedentemente, nell’altro studio (Moron) che, perlomeno in JF, vedeva prevalere condizioni di NAO- data da HP su Groenlandia e LP fra medio Nordatlantico ed Europa centro-occidentale. E prima (ND) NAO+ con configurazione zonale (à LP fra Nrdatlantico e Scandinavia). In generale, perlomeno sino a F/M, diminuzione dei pattern NAO- con configurazione bloccante. Si nota invece un aumento dei BD attorno alla longitudine 60° W (forse un segnale dell’estensione di HP dal Canada nordorientale verso la Groenlandia?).
Interessante è pure notare l’importante diminuzione (sempre rispetto alla M) dei BD nel comparto Nordpacifico fin circa alla longitudine 160° W (Alaska meridionale in sintonia con l’eventuale affioramento del tipico pattern PNA+ riscontrabile spesso in annate di ENSO+.

·Nel caso N (quarto grafico) si nota solo un aumento della frequenza dei BD nordpacifici.

·Invece nel caso di ENSO- o La Nina (C-, C, C+, secondo grafico), sul comparto euroatlantico, si nota una generale diminuzione dei BD, di nuovo in sintonia con quanto visto precedentemente, nell’altro studio (Moron) che, perlomeno in JF, vedeva prevalere condizioni di NAO+ data dalla presenza di HP o sull’Êuropa centrale o fra Atlantico e Iberia e cmq LP sulla parte nordorientale dell’oceano. Inoltre diminuzione dei pattern NAO- con configurazione bloccante (presente soprattutto a novembre nel caso di ENSO-).

Riassumendo, lo studio della NOAA sui BD sembrerebbe avvalorare le ipotesi formulate nel precedente studio a riguardo del legame fra ENSO e NAO (nel primo studio in relazione alle configurazioni bariche euroatlantiche, nel secondo in relazione alla frequenza dei blocking fra Nordatlantico ed Europa nordoccidentale).

Steph, vedo solo ora questo interessantissimo post...

L'analisi sui blocking e' particolarmente affascinante, ma in realta' lo e' tutta la struttura del thred. Veramente splendido!
L'index blocking usato da Tibaldi-Molteni e' stato recentemente rivisto da Pelly-Hoskins attraverso un'analisi molto efficace sfruttando il gradiente termico su superfici di vorticita' potenziale e cambiando la latitudine di definizione dell'indice (che per Tibaldi-Molteni e' invece costante) secondo l'intensita' di energia cinetica dei transient eddies. Ora, come si vede dal plot, i risultati sono piuttosto diversi, soprattutto in intensita', ma anche nelle locations di tali blocchi.
Ora, dal momento che, essendo Hoskins il mio boss, mi sta facendo lavorare su tali blocking dynamics, ho a disposizione dati molto interessanti a riguardo. Sarebbe interessante rivedere l'analisi fatta dal NOAA con questi nuovi dati. Cosa che mi riprometto di farequanto prima!

**mmg1** · 18/07/2007, 15:07

Grande steph un nuovo tassello da aggiungere alla analisi fin qua eseguita. Ovvio che lo incamero e lo " digerisco "

**steph** · 18/07/2007, 16:54

Originariamente Scritto da giacomo

Steph, vedo solo ora questo interessantissimo post...

L'analisi sui blocking e' particolarmente affascinante, ma in realta' lo e' tutta la struttura del thred. Veramente splendido!
L'index blocking usato da Tibaldi-Molteni e' stato recentemente rivisto da Pelly-Hoskins attraverso un'analisi molto efficace sfruttando il gradiente termico su superfici di vorticita' potenziale e cambiando la latitudine di definizione dell'indice (che per Tibaldi-Molteni e' invece costante) secondo l'intensita' di energia cinetica dei transient eddies. Ora, come si vede dal plot, i risultati sono piuttosto diversi, soprattutto in intensita', ma anche nelle locations di tali blocchi.
Ora, dal momento che, essendo Hoskins il mio boss, mi sta facendo lavorare su tali blocking dynamics, ho a disposizione dati molto interessanti a riguardo. Sarebbe interessante rivedere l'analisi fatta dal NOAA con questi nuovi dati. Cosa che mi riprometto di farequanto prima!

Cosa vai a riesumarmi, giacomo...

...e poi da uno che risiede e lavora proprio a Reading......

...già che ci siamo, allora, a gg la parte 6 (che ne dici Luigi?).....

giacomo · 21/07/2007, 19:00

Ecco un po' di risultati calcolati in velocita' e da prendere con le pinze (sicuramente quelli del NOAA avranno fatto un'analisi dati un po' piu' seria

)...
In verde la media su 44 inverni (dal 1957 al 2001) della frequenza dei blocchi nell'emisfero nord. In rosso gli eventi warm (riprendendo i simboli, condizione di nino, W-, W e W+, 18 anni in tutto), in blu gli event cold (nina, C-, C, C+, 11 anni in tutto). I blocchi in questo caso sono definiti come strutture di alta pressione oltre una certa latitudine presenti per almeno 15 gradi di longitudine e 5 giorni consecutivi.

Innanzitutto, si vede la netta differenza fra la frequenza di blocchi in Pacifico e nell'area Eastern Atlantic-Europe. Proprio in questi due settori si hanno le maggiori differenze.

In Pacifico si ha una prevalenza di blocchi nel periodo di nino (W), senza pero' gaps consistenti dalla media. Solo all'entrata del jet stream, in Pacifico Occidentale (160E), sembra esserci prevalenza di blocchi per il periodo nina (C).
Per l'Europa e zona Atlantico orientale si ha una grossa prevalenza di blocchi (tendenza a NAO-) per gli eventi W (in presenza di nino) piuttosto che per gli eventi C (nina occurrence). Anche qui, non sembrano esserci grosse variazioni dalla media di tutti gli inverni.

Dove si trova un aumento anche rispetto alla media e' nella regione asiatica, con frequenza maggiore ancora in concomitanza con periodi W fino a 90E, ma da 90E fino 110E con la frequenza maggiore per periodo di nina.

Quindi, l'analisi, cosi' a prima vista non sembra unitaria e semplice (come sempre accade in questi casi), servirebbero spunti di ricerca ulteriori. In ogni caso, mi sarei aspettato piu' eventi di blocking (NAO-) per periodi di nina piuttosto che il contrario, come sembra venir fuori dai dati.
Steph? Commenti illuminanti da fare?

**4ecast** · 22/07/2007, 07:24

Originariamente Scritto da giacomo

Ecco un po' di risultati calcolati in velocita' e da prendere con le pinze (sicuramente quelli del NOAA avranno fatto un'analisi dati un po' piu' seria

)...
In verde la media su 44 inverni (dal 1957 al 2001) della frequenza dei blocchi nell'emisfero nord. In rosso gli eventi warm (riprendendo i simboli, condizione di nino, W-, W e W+, 18 anni in tutto), in blu gli event cold (nina, C-, C, C+, 11 anni in tutto). I blocchi in questo caso sono definiti come strutture di alta pressione oltre una certa latitudine presenti per almeno 15 gradi di longitudine e 5 giorni consecutivi.

Innanzitutto, si vede la netta differenza fra la frequenza di blocchi in Pacifico e nell'area Eastern Atlantic-Europe. Proprio in questi due settori si hanno le maggiori differenze.

In Pacifico si ha una prevalenza di blocchi nel periodo di nino (W), senza pero' gaps consistenti dalla media. Solo all'entrata del jet stream, in Pacifico Occidentale (160E), sembra esserci prevalenza di blocchi per il periodo nina (C).
Per l'Europa e zona Atlantico orientale si ha una grossa prevalenza di blocchi (tendenza a NAO-) per gli eventi W (in presenza di nino) piuttosto che per gli eventi C (nina occurrence). Anche qui, non sembrano esserci grosse variazioni dalla media di tutti gli inverni.

Dove si trova un aumento anche rispetto alla media e' nella regione asiatica, con frequenza maggiore ancora in concomitanza con periodi W fino a 90E, ma da 90E fino 110E con la frequenza maggiore per periodo di nina.

Quindi, l'analisi, cosi' a prima vista non sembra unitaria e semplice (come sempre accade in questi casi), servirebbero spunti di ricerca ulteriori. In ogni caso, mi sarei aspettato piu' eventi di blocking (NAO-) per periodi di nina piuttosto che il contrario, come sembra venir fuori dai dati.
Steph? Commenti illuminanti da fare?

In media quanta latitudine prendono questi blocchi e che anomalia normalizzata hanno ?? Mi piacerebbe anche vedere come varia la distribuzione con blocchi più tosti, diciamo da una decina di gg in su, di almeno 20° di longitudine e una trentina di latitudine

**steph** · 22/07/2007, 10:46

Lavoro molto interessante.
Non ho (ancora) approfondito la questione. Così, velocemente, direi 3 cose:

> è possibile che, come tu hai detto, con il nuovo calcolo dei blocking qualcosa effettivamente cambi anche solo nella configurazione di tali strutture e dunque nel BI (credo che i dubbi di 4ecast vadano anche in questa direzione);

> l'analisi effettuata dal NOAA prendeva in considerazione un campione più esiguo di anni: difatti i casi che loro han considerato nella categoria El Nino erano quelli caratterizzati da Nino strong (W+) o Nino moderate (W), in tutto 8. Nella categoria La Nina han preso i casi di Nina strong (C+) e Nina moderate (C), in tutto 10. Come vedi nei rimanenti 33 casi (17 dei quali neutri (N)) loro han inserito pure i casi di weak Nino (W-) o weak Nina (C-). Nel mio commento ho erroneamente parlato di casi Nino/Nina comprendendo anche episodi deboli.

> forse qualcosa dipende pure dal trend generale. Tieni conto che:

-Negli ultimi 25 anni l'impatto di El Nino sull'Europa è un po' cambiato, diventando più forte e agendo per il tramite del rafforzamento del jetstream (stima: incremento del 15% dell'intesnità media dei venti sull'Atlantico settentrionale) perché negli ultimi 25 anni è aumentata la correlazione diretta fra indice MEI e i venti occidentali che arrivano più facilmente sull'Europa centrale. Questa osservazione è presa da un interessante lavoro di Zecca, Brugnara e Chiari dell'Università di Trento e pubblicato sull'ultimo numero di LeScienze (giugno 2007, pp. 66-73);
-In aumento è pure l'indice NAO+, soprattutto a J e F;
-In diminuzione i BD sul Nordatlantico nordorientale a favore di un loro aumento sull'Europa (shift verso est), come emerge dalle conclusioni di un "vostro" lavoro molto interessante ("The Relationship between NAO and Atmospheric Blocking" di E. Tyrlis, COAPEC):

e una parte dei cui risultati è riassunta qui:

Quindi mi chiedo se:

- la maggior frequenza di blocchi sull'Europa nei casi Nino, rispetto alla media soprattutto ad est di 30 gradi E, non sia un indice di NAO+ (caso ZO) oppure NAO- (caso GH) negli esempi che avevo proposto qualche post sopra in occasione dell'analisi dello studio di Moron e Plaut, 2003; diminuzione evidente invece del caso NAO- caso BL.

- la maggior frequenza di blocchi sull'Europa nei casi Nino, rispetto alla Nina ad est di 0 gradi, non sia a sua volta un indice di NAO+ (caso EH) sempre a partire dagli esempi che avevo proposto qualche post sopra in occasione dell'analisi dello studio di Moron e Plaut, 2003).

Anche se va infine considerato pure il fattore stagionale: l'esempio citato di Moron e Plaut suggeriva di dividere la stagione in 2 periodi distinti e caratterizzati da configurazioni differenti: ND e JFM.

giacomo · 24/07/2007, 11:19

Originariamente Scritto da steph

Lavoro molto interessante.
Non ho (ancora) approfondito la questione. Così, velocemente, direi 3 cose:

> è possibile che, come tu hai detto, con il nuovo calcolo dei blocking qualcosa effettivamente cambi anche solo nella configurazione di tali strutture e dunque nel BI (credo che i dubbi di 4ecast vadano anche in questa direzione);

> l'analisi effettuata dal NOAA prendeva in considerazione un campione più esiguo di anni: difatti i casi che loro han considerato nella categoria El Nino erano quelli caratterizzati da Nino strong (W+) o Nino moderate (W), in tutto 8. Nella categoria La Nina han preso i casi di Nina strong (C+) e Nina moderate (C), in tutto 10. Come vedi nei rimanenti 33 casi (17 dei quali neutri (N)) loro han inserito pure i casi di weak Nino (W-) o weak Nina (C-). Nel mio commento ho erroneamente parlato di casi Nino/Nina comprendendo anche episodi deboli.

> forse qualcosa dipende pure dal trend generale. Tieni conto che:

-Negli ultimi 25 anni l'impatto di El Nino sull'Europa è un po' cambiato, diventando più forte e agendo per il tramite del rafforzamento del jetstream (stima: incremento del 15% dell'intesnità media dei venti sull'Atlantico settentrionale) perché negli ultimi 25 anni è aumentata la correlazione diretta fra indice MEI e i venti occidentali che arrivano più facilmente sull'Europa centrale. Questa osservazione è presa da un interessante lavoro di Zecca, Brugnara e Chiari dell'Università di Trento e pubblicato sull'ultimo numero di LeScienze (giugno 2007, pp. 66-73);
-In aumento è pure l'indice NAO+, soprattutto a J e F;
-In diminuzione i BD sul Nordatlantico nordorientale a favore di un loro aumento sull'Europa (shift verso est), come emerge dalle conclusioni di un "vostro" lavoro molto interessante ("The Relationship between NAO and Atmospheric Blocking" di E. Tyrlis, COAPEC):

e una parte dei cui risultati è riassunta qui:

Quindi mi chiedo se:

- la maggior frequenza di blocchi sull'Europa nei casi Nino, rispetto alla media soprattutto ad est di 30 gradi E, non sia un indice di NAO+ (caso ZO) oppure NAO- (caso GH) negli esempi che avevo proposto qualche post sopra in occasione dell'analisi dello studio di Moron e Plaut, 2003; diminuzione evidente invece del caso NAO- caso BL.

- la maggior frequenza di blocchi sull'Europa nei casi Nino, rispetto alla Nina ad est di 0 gradi, non sia a sua volta un indice di NAO+ (caso EH) sempre a partire dagli esempi che avevo proposto qualche post sopra in occasione dell'analisi dello studio di Moron e Plaut, 2003).

Anche se va infine considerato pure il fattore stagionale: l'esempio citato di Moron e Plaut suggeriva di dividere la stagione in 2 periodi distinti e caratterizzati da configurazioni differenti: ND e JFM.

Sì, tutte le tue considerazioni hanno effettivamente senso.
Sarebbe interessante, come suggerisci, provare a dividire in due sottoperiodi. E, in ogni caso, sarebbe anche utile provare a distinguere con casi di nino forte/moderato, sono sicuro che la distribuzione potrebbe cambiare.
Fra l'altro quel lavoro di Tyrlis non l'avevo ancora addocchiato(!), veramente interessante. Nell'ultimo periodo prima lui e poi Woolings si son dedicati allo studio di correlazione NAO/blocking, a breve Woolings dovrebbe uscire con un lavoro interessante (fra l'altro già iniziato da alcuni in US, vedi Franzke) dove il NAO index è visto come un wave breaking, speculano sul fatto che l'inizio dei blocchi possa addirittura fare da precursore al trend NAO invece che viceversa.

Per 4ecast, ho erroneamente definito la durata del blocco. Quelli, effettivamente, sono blocchi locali e giornalieri. Sono state fatte analisi anche con Sector blocking (blocchi che appunto hanno scala spaziale di almeno 15 gradi di longitudine) e Sector blocking event (che, oltre a tale scala spaziale, hanno scala temporale di 5 giorni). Nel primo caso vi è un aumento di frequenza, mentre, ovviamente, nel secondo la frequenza generale scende. Sarebbe quindi interessante, come dici tu, fare una stessa analisi per questi altri tipi di blocco e per uno ancora più esteso (10 gg.)
Per quanto riguarda la latitudine, sono stati presi i gradienti per più/meno 45 gradi dalla latitudine di riferimento, per cui una banda più che sufficiente per coprire tutti i casi di blocco alle medie-alte latitudini.

Comunque, se il tempo (non meteorologico) sarà clemente, proverò a fare qualche altra simulazione.
Giacomo

**steph** · 10/10/2007, 09:45

Un doveroso aggiornamento di questa parte dedicata all'influenza ENSO sulla NAO che deriva direttamente da un
interessante spunto offerto dal "nostro" mitico Blizzard:

http://forum.meteonetwork.it/showpos...&postcount=140

Quando la Nina (lag 0) tende a manifestarsi maggiormente nella parte più occidentale (orientale) del Pacifico, NinaWest (NinaEast), la configurazione dei centri di anomalia del GPH a 500 hPa tenderebbe ad assumere un carattere di maggior zonalità, in chiaro pattern NAO+ (meridianità, in evidente pattern NAO-), dato da HP su medio NATL e LP fra Islanda e Scandinavia (HP sul NATL settentrionale e canale di LP fra Scandinavia e Nordafrica).

**Tormenta** · 10/10/2007, 09:56

Originariamente Scritto da steph

Un doveroso aggiornamento di questa parte dedicata all'influenza ENSO sulla NAO che deriva direttamente da un
interessante spunto offerto dal "nostro" mitico Blizzard:

http://forum.meteonetwork.it/showpos...&postcount=140

Quando la Nina (lag 0) tende a manifestarsi maggiormente nella parte più occidentale (orientale) del Pacifico, NinaWest (NinaEast), la configurazione dei centri di anomalia del GPH a 500 hPa tenderebbe ad assumere un carattere di maggior zonalità, in chiaro pattern NAO+ (meridianità, in evidente pattern NAO-), dato da HP su medio NATL e LP fra Islanda e Scandinavia (HP sul NATL settentrionale e canale di LP fra Scandinavia e Nordafrica).

, bellissimo.
Solo per curiosità statistiche, quanti (e magari quali) sono i casi di NINA WEST e quanti quelli di NINA EST?