Éghajlati oszcillációk

Az AMO (Atlanti Több-évtizedes Oszcilláció) esetén, ami több évtizedes ciklikusságot mutat. Az időjárásra, annak szélsőségeire komoly hatással lehetnek (pl. a mérsékelt övi viharútvonalak befolyásolása, a ciklonpályák időszakos északabbra tolódása, atmoszférikus blokkolás). A nyári aszályos viszonyokra Európában befolyással vannak az előző téli tengerfelszín hőmérséklet anomáliák és a különböző óceáni-légköri csatolt folyamatok: az AMO és a NAO (Észak-atlanti Oszcilláció). E oszcillációk kiváltó okai még ma is ismeretlenek, de az biztosan kijelenthető, hogy a napaktivitás változása – a 11 éves napfoltciklusnak megfelelően – elhanyagolható hatással van az éghajlatra: mindössze +0,05 Wm-2 a sugárzási kényszert jelent (IPCC, 2013).

Az Atlanti Több-évtizedes Oszcilláció az Atlanti-óceán északi medencéjének tengerfelszín-hőmérsékletében bekövetkező hosszú időtartamú ingadozás, 20‒40 évig tartó meleg és hideg szakaszokkal, köztük 0,4 °C-os hőmérsékletkülönbséggel.

Az AMO az északi félteke nagy részének léghőmérsékletére és csapadékhullására befolyással van, különösképpen Észak-Amerika és Európa esetén. Még az atlanti hurrikánok gyakoriságát is befolyásolja. Az AMO befolyással lehet az aszályok erősségére. Például az USA legsúlyosabb aszályai közül kettő, az 1930-as évek és az 1950-es évek porviharjai a közép-nyugati régióban, az AMO 1925‒1965 közötti pozitív fázisában következett be. Ezek hazai megfelelői az 1935. és az 1952. évi súlyos aszályok. Az AMO motorja a trópusokról a pólusok felé irányuló óceáni hőtranszport. A tengeri köráramok (angolul gyre ) közvetlen hajtásúak, azaz a légkör cellás áramlási rendszere (passzátszelek) a fő gerjesztő erő.

Ezek a felszíni szélnyírás hajtotta tengeráramlatok elősegítik az energiaszállítást a Sarkok irányába. Jellemző rájuk az anticiklonális forgási irány, és az a tendencia, hogy az egész rendelkezésre álló medencét kitöltik. Ilyen például a Golf-áramlatot és a Kanári-áramlatot magába foglaló gyre. Az AMO-nak hosszú távon nincsen trendje, viszont olykor felerősíti, olykor pedig mérsékeli a globális felmelegedés ütemét.

Az Észak-atlanti Oszcilláció egy olyan éghajlati jelenség, amely az izlandi ciklontevékenység és az azori anticiklon rendszerközpontjai közötti nyomáskülönbség ingadozását fejezi ki; ez jelenleg az azori Ponta Delgada és az izlandi Reykjavík városok szabványosított nyomás-anomáliáinak különbsége. Mivel nincsen egyedi mód a NAO térbeli szerkezetének meghatározására, ebből következik, hogy nincsen egy mindenki által elfogadott index a jelenség időbeli alakulásának a jellemzésére. A legtöbb NAO index egy választott déli és egy északi állomás tengerszinti légnyomás eltérésének a különbsége, vagy az egész észak-atlanti térségre (é. sz. 20‒70°, ny. h. 90° és k. h. 40° között) vett tengerfelszíni légnyomásokra futtatott elforgatott EOF4 első főkomponensének idősora.

Az Északi-sarki Oszcilláció (Arctic Oscillation, AO) egy térben igen hasonló jelenség.

Pozitív NAO szakasz esetén mind az izlandi ciklontevékenység, mind az azori anticiklon jól fejlett (nagy a nyomásgradiens), mely a nyugati széljárásnak kedvez (erős futóáramlás). A pozitív fázisban a trópusi nedves légtömegek (a trópusokról érkező légköri folyamok) blokkolása a Szahara felől benyúló leszálló légáramlatok által az azori anticiklon megerősödéséhez vezet. Ilyenkor a nyugati szelek övében lévő ciklonok kevesebb nedvességhez jutnak, kevesebb ciklon lesz és azok pályái északabbra tolódnak. A nagy azori anticiklon elzárja Közép- és Dél-Európa számára a nyugatról jövő áramlást a csapadékot hozó ciklonokkal együtt, meleg és száraz időjárást eredményezve, kedvezve az aszályoknak, ellentétben Észak-Európával, ahol hűvös és csapadékos lesz a nyár.

Negatív NAO fázis esetén mind az izlandi alacsonynyomás, mind az azori magasnyomás gyenge fejlettségű, a nyomáskülönbség a két akciócentrum között kicsi, ennek következtében a nyugati széljárás gyenge (a meridionális komponense nagy, a meleg és a hideg légtömegek eltolják a gyengébb futóáramlást), télen kedvez a hidegleszakadásoknak (ez utóbbi az AO-val és a sarki örvényléssel kapcsolatos). Az óceán fölötti anticiklon legyengül, és a „nedvességkapu” szélesre tárul. Az ilyenkor megerősödő mediterrán ciklonok akár kiemelkedően csapadékos évet is hozhatnak hazánkra, mint például 2010-ben.

Pozitív AO index

Az Északi-sark körüli örvénylés intenzív, ez esetben a széláram mintegy hurokként húzza maga körül a hideg levegőt körbe-körbe, csaknem lerögzítve/körbezárva a fagyos levegőt a pólus körül. Negatív AO index esetén az Északi-sarkot körülölelő futóáramlás gyenge, ezáltal a nyugat-kelet irányú szélgyűrű meglazul, és teret enged a hideg levegő észak-déli irányú leszakadásának.

https://youtu.be/PgtnyiBvkUY?t=515

A futóáramlás a sarki örvénylést zárja körül, ami egy téli jelenség. A sztratoszférikus sarki örvénylés egy nagy léptékű levegőrégió, amit a sarkvidéket megkerülő, erős nyugat-keleti irányú futóáramlás (jet-stream) zár körbe. A sarki örvénylés a tropopauzától a sztratoszférán át a mezoszféráig, 50 km-es magasságig tart. A sarki örvénylés akkor alakul ki, amikor egy bolygó forgástengelyének pólusában egy alacsony nyomású terület ül meg, ami a levegőnek a magasabb légkörből való spirálszerű leáramlását eredményezi, hasonlóképpen, mint ahogyan a víz folyik le a lefolyón.

Tehát téli félévben a Nap lenyugszik a sarkvidéken és a hőmérséklet az ózonkoncentrációval együtt csökken, párosulva nagyon alacsony légnyomással (AO pozitív fázis). Tavasz folyamán a Nap felkel és az ózon általi napsugárzás-elnyelés az UV tartományban elkezdi felmelegíteni a poláris sztratoszférát (hirtelen sztratoszférikus melegedés, Sudden Stratospheric Warming, SSW). Ez a gyors felmelegedés végül a poláris éjszakai jet mellett az örvénylés eltűnéséhez vezet. Ilyenkor a sarkon a légnyomás az átlagosnál magasabb, és ha ez átlag alatti nyomással párosul a közepes szélességeken (AO negatív fázis), akkor a futóáramlás gyengül, amplitúdója növekszik, az Egyenlítő irányába kitér, ami kedvez a hidegleszakadásnak.

A közép-atlanti, átlagnál alacsonyabb légnyomás pedig a passzátszél gyengüléséhez vezet. Észak-Eurázsia időjárására is hatással van az AO télen: Észak-Eurázsia északi felén az AO pozitív fázisa alatt a melegebb és csapadékosabb telek túlsúlyosak, és a negatív szakaszban a hidegebb és szárazabb telek. Észak-Eurázsia déli felén éppen ellentétesek a csapadék-anomáliák. Végül bizonyításra került, hogy a téli AO fázis befolyással van a tavaszi léghőmérsékletek fagypont fölé emelkedésének az idejére.

A természetes éghajlati változékonyságnak köszönhető atmoszférikus blokkolás is okozhat hőmérsékleti és csapadék szélsőségeket. A jelenség nem szokatlan és nincs köze az antropogén klímaváltozáshoz. A közepes szélességeken az extrém hőmérsékletek meleg és hideg levegő advekciójával párosulnak az erős ciklonok által. Meleg hőmérsékleti szélsőségek szintén származhatnak a blokkoló anticiklonokban a lefelé irányuló áramlás és a felhőtlen viszonyokból származó sugárzási anomáliák miatti erős adiabatikus melegedésből. A szélsőségesen meleg hőmérsékletek több mint 80%-a az atmoszférikus blokkoláshoz kötődik a nagy kontinentális régiókban, az északi szélesség 45. foka felett.

Időrendben haladva, a 2003. évi június-augusztusi európai hőhullámot egy blokkoló anticiklon eredményezte. A futóáramlás gyenge volt, meridionális áramlás volt jellemző, és egy anticiklon maradt meg tartósan a térség felett, eltérítve a csapadékot hozó ciklonok pályáit. Az anticiklonális helyzetek derült, felhőmentes időt eredményeznek, és az erős besugárzás párosulva a csapadékhiánnyal kedvez az aszályok képződésének. Különösen Franciaországot sújtotta a hőhullám (14 802 áldozat), de súlyos aszály volt Magyarországon is, jelentősen lecsökkent a Balaton vízszintje.

Szintén légköri blokkolás okozta a 2010. évi súlyos kelet-európai és oroszországi hőhullámot. A hosszú ideig fennálló kiemelkedő hőség az erdőtüzekből származó rossz levegőminőséggel párosulva a halálozások számát 56 ezerrel emelte meg Moszkvában és Nyugat-Oroszország más részein, valamint tetemes mértékű terméskieséshez vezetett a súlyos aszály következtében. A Csendes-óceán északkeleti partján, az RRR-nek (Ridiculously Resilient Ridge, „Nevetségesen Ellenálló Gerinc”) elkeresztelt, tartósan magas légnyomású térség havi és éves időléptékben, ami eltolja a nyugati szeleket a pólus felé eltérítve az esőt hozó extratropikus ciklonokat. Ez a rendellenes légköri jellegzetesség az Észak-Pacifikus ciklonpályák 2012/2013, 2013/2014 és 2014/2015 telei alatti megszakításával szélsőségesen száraz és meleg viszonyokat eredményezett az USA Kalifornia államában és nyugati partjának nagy része mentén, döntően hozzájárulva a súlyos kaliforniai aszályokhoz; gyakran láthatók képek a leürült kaliforniai víztározókról a médiában.

Mandl (2009) kimutatta, hogy a pozitív NAO fázis idején a szokásosnál gyakoribb az anticiklonális helyzet. A pozitív NAO fázis idején a nyugati irányítású szinoptikus helyzetek gyakoribbak, melegebb az időjárás hosszabb napsütéssel, szignifikánsan gyakoribb csapadék nélküli és alacsony (1‒2 mm) csapadékmennyiségű napokkal. A negatív NAO fázis alatt viszont az északi irányítottságú szinoptikus helyzet a gyakoribb, az átlaghoz képest hűvösebb az időjárás, kevesebb napsütéses órával, jelentősebb napi csapadékösszegekkel.

A sarki örvénylés felszakadása 1947 februárjában vagy 2013 márciusában jelentős csapadékhullást eredményezett, döntően erős havazás formájában (negatív AO fázis).

Továbbá, ha az azori térségben gyengén kifejlett az anticiklon (negatív NAO fázis), akkor az Egyenlítő felől érkező, nedvességet hozó légköri folyamok számára a „nedvességkapu” kitárul, nagyon csapadékos évet hozva. Jó példa erre a rekord nagyságú évi csapadéköszszeg 2010-ben (959 mm).

Ezzel szemben száraz évet hoz, ha erős marad a futóáramlás tavasszal (pozitív AO) és a hidegbetörés elmarad, illetve a mediterrán ciklonok gyakorisága csökken a szaharai leszálló légmozgások csapadékoszlató hatása miatt (erős azori maximum, pozitív NAO). Előbbire 1990 márciusa, míg utóbbira a 2011. év jó példa (404 mm).