Combined Impacts of PDO and Two Types of La Niña on Climate Anomalies in Europe

Impatti Combinati dell’Oscillazione Decennale del Pacifico e di Due Tipi di La Niña sulle Anomalie Climatiche in Europa

Lo studio esamina gli effetti congiunti dell’Oscillazione Decennale del Pacifico (PDO) e di due varianti di La Niña sulle anomalie climatiche in Europa. Si evidenzia che la combinazione della fase negativa del PDO con due diversi eventi di La Niña propende per anomalie marcate e significative nel modello dell’Oscillazione Nord Atlantica (NAO), con polarità opposte. In presenza della La Niña del Pacifico Centrale (CP), emerge un segno positivo dell’NAO, accompagnato da un’anomalia positiva della temperatura dell’aria superficiale (SAT) e da una struttura dipolare nelle anomalie delle precipitazioni in Europa. Inoltre, si verifica un tipico schema di teleconnessione negativo del Pacifico–Nord America (PNA), con un’anomalia di alta pressione sul sud-est degli Stati Uniti, che può favorire lo sviluppo e il mantenimento dell’anomalia NAO rinforzando la baroclinicità e l’interazione tra il flusso di vortici locali e il flusso medio.

D’altra parte, per la La Niña del Pacifico Orientale (EP), si osserva un treno di onde zonali alle alte latitudini, nettamente diverso dalla struttura PNA tipica. Un anticiclone anomalo sopra la Groenlandia meridionale sostiene un modello NAO negativo, attraverso l’interazione tra il flusso medio e i vortici locali e l’avvezione di vorticità correlata. Questo si traduce in anomalie invertite di SAT e precipitazioni in Europa. Ulteriori analisi suggeriscono che i treni di onde originati dal Pacifico settentrionale e l’interazione sinottica tra flusso medio e vortici sono determinanti nella formazione delle fasi anomale della NAO. Le differenze nei treni di onde tra gli eventi La Niña CP e EP possono essere ricondotte alle variazioni nella posizione e intensità della convezione anomala, stimolate dai diversi tipi di anomalie della temperatura superficiale del mare (SST) e dalle anomalie dei venti occidentali di sfondo nella troposfera superiore.

1. Introduzione

L’Oscillazione Meridionale El Niño (ENSO) rappresenta la più rilevante interazione oceano-atmosfera interannuale nel Pacifico tropicale, caratterizzata da una fluttuazione quasi periodica tra le anomalie termiche calde (El Niño) e fredde (La Niña) della superficie marina nell’equatoriale centro-orientale del Pacifico. Questo fenomeno non solo modula direttamente i climi del Pacifico tropicale, ma provoca anche anomalie di temperatura e precipitazioni nelle zone extratropicali attraverso le teleconnessioni, come la teleconnessione Pacifico-Nord America (PNA) (Wallace e Gutzler 1981; Barnston e Livezey 1987).

Recentemente, ha suscitato particolare interesse l’El Niño del Pacifico Centrale (CP), che si manifesta con il massimo riscaldamento delle SST sull’equatore centrale del Pacifico e con cambiamenti evidenti nella localizzazione delle precipitazioni anomale e nell’attività convettiva tropicale (Larkin e Harrison 2005; Ashok et al. 2007; Kao e Yu 2009; Kug et al. 2009; Yeh et al. 2009). Questo nuovo tipo di El Niño, più frequente dagli anni ’90 in poi (Lee e McPhaden 2010; Pascolini-Campbell et al. 2015), induce risposte climatiche diverse rispetto al tipo tradizionale, detto El Niño del Pacifico Orientale (EP). Tali risposte includono anomalie di temperatura e precipitazioni nella regione Asia-Australia in diverse stagioni (Wang e Hendon 2007; Weng et al. 2007, 2009; Chen et al. 2009; Taschetto e England 2009; Feng et al. 2010, 2011; Feng e Li 2011; Zhang et al. 2011; Yuan e Yang 2012; Karori et al. 2013; Zhang et al. 2013, 2014; Jia et al. 2016), influenze sulla teleconnessione PNA che si riflettono nelle anomalie climatiche nordamericane durante l’inverno e l’estate boreali (Weng et al. 2007, 2009; Yu e Zou 2013), e variazioni nella frequenza degli uragani atlantici e dei cicloni tropicali nel Pacifico nord-occidentale (Kim et al. 2009; Chen e Tam 2010; Wang et al. 2013). Secondo Graf e Zanchettin (2012), l’El Niño CP potrebbe causare un notevole raffreddamento nella regione Nord Atlantico/Europea (NA/E) associato a una fase negativa dell’Oscillazione Nord Atlantica (NAO) durante l’inverno, mediante un meccanismo di ‘ponte subtropicale’, mentre l’El Niño EP genera un riscaldamento debole con impatti trascurabili sul modello NAO. Un ulteriore studio di sensibilità con un modello di circolazione generale atmosferica ha confermato le distinte risposte delle anomalie di pressione al livello del mare (SLP) e delle precipitazioni tropicali ai due tipi di ENSO (Frauen et al. 2014).

Questi studi precedenti hanno esplorato principalmente le differenze negli impatti degli El Niño Central Pacific (CP) e Eastern Pacific (EP). Alcune ricerche hanno inoltre discusso la fase fredda dell’ENSO e la possibilità di classificare gli eventi di La Niña in categorie distinte. Mentre alcuni studi sostengono che, dato che i modelli delle anomalie della temperatura superficiale del mare (SST) e delle precipitazioni tropicali sono apparentemente simili per tutte le La Niña, non sarebbe possibile differenziarle (Kug e Ham 2011; Ren e Jin 2011), altri, come Cai e Cowan (2009), Yuan e Yan (2013) e Shinoda et al. (2011), propongono che la La Niña CP può essere distinta dalla La Niña EP, con impatti climatici diversi nel Pacifico tropicale e nelle aree adiacenti.

Basandosi sugli indici normalizzati Niño-3 e Niño-4 e sulla distribuzione delle anomalie SST durante la fase matura, Yuan e Yan (2013) hanno classificato La Niña nei tipi CP e EP, evidenziando come l’atmosfera tropicale risponda in maniera sostanzialmente diversa alla La Niña CP rispetto alla EP. La prima tende a causare minor precipitazione sulla zona equatoriale centrale del Pacifico, mentre la seconda è associata a maggiori piogge sull’Oceano Indiano orientale e sul Pacifico occidentale. Le stagioni di La Niña CP mostrano una posizione più occidentale del grande movimento di affondamento nella troposfera, con venti divergenti a basso livello più forti e anomalie di vento convergenti ad alta quota sul Pacifico centro-orientale rispetto a La Niña EP. Inoltre, Cai e Cowan (2009) hanno osservato un incremento delle piogge autunnali sul nord-ovest dell’Australia che si estende fino al bacino settentrionale di Murray-Darling durante La Niña CP, a differenza di quanto avviene sull’Australia orientale durante La Niña EP. Anche anomalie climatiche opposte sono state rilevate nel settore Nord Atlantico/Europeo (NA/E) per i diversi tipi di La Niña. Zhang et al. (2015) hanno identificato due tipi di La Niña basandosi sull’indice invernale di Niño-3.4 e sulla localizzazione dell’anomalia SST negativa più marcata. Hanno rilevato che la risposta alla La Niña CP si manifesta con un pattern NAO positivo e un getto atlantico nordico rafforzato, risultando in un inverno più caldo e umido sull’Europa occidentale.

Durante la La Niña del Pacifico Orientale (EP), le anomalie presentano un segno opposto. Nonostante siano stati condotti alcuni esperimenti numerici che supportano le differenze osservate tra le La Niña CP e EP, il meccanismo dinamico fondamentale della teleconnessione La Niña-NAO rimane ancora non chiarito. Si ritiene che il treno d’onde simile al PNA, risultante dalle anomalie di riscaldamento convettivo nell’equatore del Pacifico, giochi un ruolo cruciale nel collegare le anomalie delle SST tropicali nel Pacifico con le anomalie atmosferiche simili a NAO (Honda et al. 2001; Honda e Nakamura 2001; Pinto et al. 2011). Ad esempio, un’anomalia positiva dell’altezza geopotenziale nella troposfera superiore sopra il sud-est degli Stati Uniti, legata a un PNA negativo, non solo determina uno spostamento verso nord della traiettoria delle tempeste dell’Atlantico Nord (Honda et al. 2001; Honda e Nakamura 2001), ma induce anche un incremento della baroclinicità orientata da sud-ovest a nord-est a monte di Terranova, estendendosi verso l’Atlantico Nord. Questo fornisce condizioni favorevoli per la crescita di eddies all’ingresso della traiettoria delle tempeste dell’Atlantico Nord (Pinto et al. 2011). Tale aumento della baroclinicità è generato dalla modulazione dell’avvezione di aria fredda dal nord e di aria calda dal sud, associata ai centri PNA sul Canada occidentale e il sud-est degli Stati Uniti. Successivamente, attraverso un feedback positivo persistente delle eddies transitorie lungo la traiettoria delle tempeste, si stabilisce un modello simile a un NAO positivo, che continua a crescere fino a raggiungere la fase matura verso la fine dell’inverno (Li e Lau 2012a,b). Tuttavia, durante la La Niña EP, si osserva un segnale NAO negativo accompagnato da un valore negativo del PNA in tarda stagione invernale, situazione questa incoerente con la teleconnessione tra PNA e NAO come sottolineato da studi precedenti (Honda et al. 2001; Honda e Nakamura 2001; Pinto et al. 2011). In questo contesto, viene proposta l’ipotesi che diversi treni d’onda di Rossby possano essere responsabili delle opposte risposte climatiche nel settore NA/E rispetto ai due tipi di La Niña, e tale ipotesi sarà esplorata nello studio.

Studi precedenti hanno evidenziato una notevole variabilità dei segnali climatici dell’ENSO nella regione Nord Atlantico/Europea (NA/E). Questa variabilità potrebbe essere influenzata da diversi fattori, tra cui la variabilità interna della circolazione extratropicale (Kumar e Hoerling 1998), le eruzioni vulcaniche tropicali (Brönnimann et al. 2006), la variabilità della temperatura della superficie del mare (SST) nell’Atlantico tropicale (Mathieu et al. 2004; Sung et al. 2013; Ham et al. 2014), i cambiamenti multidecadali nello stato medio degli oceani (López-Parages et al. 2015, 2016), diversi regimi di circolazione del vortice polare stratosferico (Graf et al. 2014), e la complessità dell’ENSO stesso (Greatbatch et al. 2004). Un fattore chiave tra questi è l’Oscillazione Decennale del Pacifico (PDO), identificata come il modo principale di EOF delle anomalie SST nel Pacifico settentrionale, al di sopra del 20°N (Zhang et al. 1997; Mantua et al. 1997), che può modulare le anomalie di circolazione, temperatura e precipitazioni legate all’ENSO. Per esempio, è stato osservato che l’interazione tra l’ENSO e il monsone invernale dell’Asia Orientale (EAWM) è influenzata dal PDO e si manifesta robustamente solo durante la fase negativa del PDO, a causa del rafforzamento dell’anticiclone anomalo filippino (Wang et al. 2008).

Le precipitazioni monsoniche estive anomale in Cina presentano una distribuzione tripolare (dipolare) durante la fase di decadenza di El Niño, a seconda che il PDO sia in una fase positiva (negativa) (Feng et al. 2014). Yoon e Yeh (2010) hanno osservato che la relazione tra El Niño e il monsone estivo del nord-est asiatico (NEASM) è rafforzata (attenuata) quando El Niño si verifica durante una fase positiva (negativa) del PDO. Yu e Zwiers (2007) hanno proposto che la combinazione in fase di ENSO e PDO potrebbe intensificare la struttura ondulatoria simile a PNA e i suoi impatti climatici sul Nord America. Tuttavia, la risposta climatica della regione NA/E alla combinazione di La Niña e PDO rimane incerta. Gran parte della ricerca precedente ha enfatizzato il ruolo di modulazione del PDO, ma risulta di notevole interesse esaminare gli effetti delle varie combinazioni di PDO e due tipi di La Niña. Hu e Huang (2009) hanno evidenziato che il PDO, oltre alla scala temporale interdecadale, mostra significativa variabilità anche su scale temporali interannuale e interstagionale (per esempio, alla scala temporale dell’ENSO). Di conseguenza, il nostro focus principale si orienta sull’effetto combinato del PDO e dei due tipi di La Niña sulle anomalie climatiche simili a NAO e sui relativi processi dinamici.

Struttura del manoscritto: I dataset, i metodi di analisi, e la classificazione dei due tipi di La Niña e la loro distinzione in gruppi differenti in base alle fasi del PDO sono descritti nella Sezione 2. L’impatto climatico combinato di PDO e dei due tipi di La Niña sulla regione NA/E è analizzato nella Sezione 3, con un focus particolare sui possibili processi e meccanismi fisici. La discussione e il riassunto dei risultati sono presentati nella Sezione 4.

2. Dati e metodi a. Dati I dataset HadISST1 del Hadley Centre per il ghiaccio marino globale e la temperatura della superficie del mare, con una risoluzione di 1° longitudine/latitudine, coprono il periodo dal 1854 ad oggi. Questi dati provengono dal Met Office Hadley Centre (http://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/data/download.html). Per quanto riguarda i dati atmosferici, si utilizzano le rianalisi del National Centers for Environmental Prediction (NCEP) – National Center for Atmospheric Research (NCAR) (Kalnay et al. 1996), che includono l’altezza geopotenziale media mensile e i venti orizzontali a 850 e 250 hPa, la pressione a livello del mare (SLP), e l’altezza geopotenziale media giornaliera e i venti orizzontali a 250 hPa dal 1948 ad oggi con una risoluzione di 2.5° x 2.5° (http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis.html). I dati sulla temperatura dell’aria e le precipitazioni (v4.01) dell’Università del Delaware (Matsuura and Willmott 2009), disponibili dal 1901 al 2014, sono impiegati per analizzare la variabilità mensile della temperatura superficiale e delle precipitazioni terrestri in Europa (http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.UDel_AirT_Precip.html#detail). Infine, il dataset PREC (Precipitation Reconstruction) della NOAA (Chen et al. 2002) è utilizzato per descrivere le anomalie delle precipitazioni tropicali (http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.prec.html).

Nello studio sono impiegati diversi indici climatici significativi. L’indice Niño-3.4, basato sui dataset HadISST1 (http://www.esrl.noaa.gov/psd/gcos_wgsp/Timeseries/Data/nino34.long.anom.data), è calcolato dal Gruppo di Lavoro sulla Pressione Atmosferica (WGSP) della Divisione di Scienze Fisiche (PSD) presso il Laboratorio di Ricerca del Sistema Terrestre (ESRL). Questo indice è definito dalle anomalie della temperatura della superficie del mare (SST) nell’area che va da 5°N a 5°S e da 170°W a 120°W.

L’indice NAO basato su stazioni, proposto da Hurrell nel 1995 e coprendo il periodo dal 1865 al 2015, rappresenta la differenza tra la pressione atmosferica media mensile normalizzata a Lisbona, Portogallo, e a Stykkisholmur/Reykjavik, Islanda. È utilizzato per analizzare le variazioni della circolazione atmosferica nell’Atlantico Nord e nell’Europa occidentale (https://climatedataguide.ucar.edu/sites/default/files/nao_station_monthly.txt).

Infine, l’indice PDO, che copre dal 1900 ad oggi, è adoperato per identificare la fase dell’oscillazione decennale del Pacifico durante i mesi invernali (http://research.jisao.washington.edu/pdo/PDO.latest). Secondo Hu e Huang (2009), è fondamentale considerare anche le variazioni del PDO su scale temporali brevi, le quali mostrano significativa potenza spettrale e varianza, giustificando l’uso dell’indice PDO originale piuttosto che limitarsi alle fasi interdecennali del PDO filtrato a bassa frequenza.

Il periodo di sovrapposizione di tutti i dataset e indici analizzati si estende da gennaio 1950 a dicembre 2012. Le anomalie per tutte le variabili sono calcolate come deviazioni dalle medie del periodo 1950-2012. Abbiamo anche esaminato i dataset detrendizzati linearmente, inclusi gli indici Niño-3.4, NAO e PDO, oltre alle variabili medie mensili, senza rilevare differenze significative che avrebbero potuto alterare le nostre conclusioni. In aggiunta, il dataset di rianalisi del ventesimo secolo NOAA-CIRES (V2), che copre il periodo dal 1871 al 2012, è stato utilizzato per esaminare gli impatti di due tipi di La Niña dal 1900 e confermare l’affidabilità dei risultati (http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.20thC_ReanV2.html#detail).

L’analisi composita rappresenta il metodo principale impiegato in questo studio per investigare gli impatti differenziati di due tipi di La Niña, associati a diverse fasi del PDO. Utilizziamo il test di Cramer per valutare le differenze tra le medie dei sottogruppi e la media dell’intero gruppo, seguendo l’approccio proposto da Türkes nel 1996. Il gruppo intero comprende tutti gli inverni dal 1950/51 al 2011/12, mentre i sottogruppi includono gli inverni selezionati di La Niña, classificati secondo criteri specifici. La statistica del test di Cramer è calcolata per determinare se le medie dei sottogruppi si discostano significativamente dalla media complessiva del gruppo. Questo test si basa sulla distribuzione t di Student con un adeguamento per i gradi di libertà, specificamente N−2.

b. Flusso Esteso di Eliassen–Palm

Il flusso di Eliassen–Palm (EP) esteso, inizialmente proposto da Hoskins et al. nel 1983 e successivamente modificato da vari autori come Plumb nel 1985, Hendon e Hartmann nel 1985, e Trenberth nel 1986, rappresenta un importante strumento diagnostico utilizzato per illustrare le interazioni tra i vortici sinottici e il flusso atmosferico a bassa frequenza. Per questa analisi, si utilizza la componente orizzontale del flusso EP esteso secondo la formulazione di Trenberth del 1986. Questa componente è definita in termini delle variazioni dei venti zonali e meridionali a scala sinottica, con i termini rappresentati come medie temporali e funzioni della latitudine.

Per identificare le perturbazioni a scala sinottica, si applica un filtro passa-banda di Butterworth, che conserva le fluttuazioni nel periodo di 2-8 giorni, seguendo l’approccio di Murakami del 1979.

Nella troposfera superiore, la divergenza del flusso EP esteso locale, legata a un aumento dell’attività dei vortici sinottici, è associata a forze cicloniche a nord della regione di divergenza e forze anticicloniche a sud. Questo fenomeno induce un’accelerazione verso est del flusso medio e una variazione dell’altezza geopotenziale, risultando negativa a nord e positiva a sud, come descritto da Lau nel 1988. Inversamente, la convergenza del flusso EP esteso locale provoca un’accelerazione verso ovest del flusso medio e una variazione dell’altezza geopotenziale, che è positiva a nord e negativa a sud.

c. Flusso di Attività delle Onde Orizzontali

Nel presente studio, impieghiamo il flusso di attività delle onde orizzontali, proposto da Takaya e Nakamura nei loro lavori del 1997 e 2001, per illustrare le caratteristiche di propagazione delle onde di Rossby quasi-stazionarie e i relativi modelli di teleconnessione. Operando sotto l’approssimazione di Wentzel–Kramers–Brillouin (WKB), questo flusso si allinea parallelamente alla velocità di gruppo locale di un treno di onde di Rossby stazionarie, essendo indipendente dalla fase dell’onda.

La formulazione di questo flusso si basa sulla funzione di corrente geostrofica perturbata, sulla velocità del vento zonale e sulla velocità del vento meridionale. Le medie climatologiche o gli stati di base sono rappresentati tramite una barra sopra i termini pertinenti. Le direzioni zonale e meridionale sono indicate dai pedici x e y, rispettivamente, denotando le derivate parziali in queste direzioni.

d. Classificazione dei Due Tipi di La Niña

Recenti ricerche (Ashok et al. 2007; Kao e Yu 2009; Kug et al. 2009; Ren e Jin 2011) hanno proposto che El Niño possa essere distinto in due tipologie, CP (Pacifico Centrale) ed EP (Pacifico Orientale), basandosi sugli indici Niño-3 e EMI o Niño-3 e Niño-4, calcolati per il periodo Dicembre-Febbraio, includendo Dicembre dell’anno precedente. Tuttavia, è stato osservato che alcuni eventi El Niño CP sono stati erroneamente classificati quando l’analisi si basava solo sugli indici piuttosto che sui modelli di anomalie della temperatura superficiale del mare (SST) (Pascolini-Campbell et al. 2015).

Dommenget et al. (2013) hanno evidenziato che gli eventi CP possono essere visti come manifestazioni non lineari degli eventi canonici EP. Di conseguenza, è altrettanto complesso categorizzare La Niña in due tipi utilizzando gli indici attuali, come è difficile per gli eventi El Niño (Pascolini-Campbell et al. 2015). Lai et al. (2015) hanno ulteriormente notato che i vari tipi di El Niño possono essere interpretati come parte di un continuum, con alcuni eventi El Niño CP ed EP agli estremi della distribuzione e un maggior numero di El Niños ibridi che colmano la distribuzione.

Nonostante non sia stato discusso nel loro articolo, è plausibile che lo stesso concetto si applichi anche a La Niña. Questa interpretazione potrebbe spiegare le difficoltà incontrate nella classificazione dei diversi tipi di La Niña, come illustrato nella Figura 2 dell’articolo di Frauen et al. (2014).

La Figura 1 illustra le anomalie della temperatura superficiale del mare (SST) per i mesi D(21)JF(0) relative a diversi tipi di La Niña a partire dal 1950. Le anomalie sono rappresentate attraverso differenti gradazioni di colore che indicano variazioni di temperatura:

• (a) La Niña CP (Central Pacific): Questa mappa mostra un’area evidente di raffreddamento (in blu) localizzata principalmente a ovest dei 150°W, estendendosi leggermente verso est lungo l’equatore. Questo raffreddamento è contrapposto da un riscaldamento (in rosso) nell’area del mare delle Filippine, che si estende verso nord-est.
• (b) La Niña EP (Eastern Pacific): In questa mappa, l’anomalia di raffreddamento è posizionata maggiormente verso est, specificamente a est dei 150°W. La mappa mostra un minore o assente riscaldamento rispetto alla mappa CP, evidenziando una distinta differenza nel pattern di temperatura tra i due tipi di La Niña.
• (c) La Niña mista: Combina elementi dei due pattern precedenti, con due centri di raffreddamento situati intorno al meridiano 150°W. Si nota anche un riscaldamento significativo nella zona a nord-ovest di questi centri di raffreddamento.

Le aree punteggiate su ogni mappa indicano regioni dove le anomalie sono statisticamente significative al 90%, come verificato tramite un test t di Student a due code. Ciò suggerisce che le variazioni di temperatura in queste aree sono fortemente improbabili di derivare da fluttuazioni casuali, confermando così la significatività scientifica delle osservazioni.

Data la difficoltà di distinguere nettamente i due tipi di La Niña, abbiamo optato per segmentare il campione utilizzando esclusivamente l’indice Niño-3.4. Successivamente, abbiamo analizzato la distribuzione spaziale e l’evoluzione delle anomalie della temperatura superficiale del mare (SST) e dei modelli di anomalia della circolazione atmosferica sopra il Pacifico tropicale. Per la selezione, abbiamo identificato 18 eventi di La Niña, basandoci sul requisito che la media mobile trimestrale dell’indice Niño-3.4, dal gennaio 1950 al dicembre 2012, fosse inferiore a -0.58°C e si mantenesse per almeno quattro mesi, anziché i cinque mesi suggeriti dalla NOAA, per includere alcuni casi al limite.

Riguardo alla fase matura di La Niña, dato il suo impatto significativo sulla circolazione extratropicale principalmente in inverno, sono stati definiti 21 inverni di La Niña (1950/51, 1954/55, 1955/56, 1964/65, 1970/71, 1971/72, 1973/74, 1974/75, 1975/76, 1983/84, 1984/85, 1988/89, 1995/96, 1998/99, 1999/2000, 2000/01, 2005/06, 2007/08, 2008/09, 2009/10, 2010/11), selezionati dai 18 eventi individuali. Le La Niña tendono a formare cluster e a volte persistono per più di un anno.

Abbiamo quindi classificato gli inverni con un’ampia anomalia SST negativa principalmente situata a ovest (est) di 150°W, il confine tra le aree Niño-3 e Niño-4, durante le fasi di sviluppo e maturità degli eventi come inverni di La Niña CP (EP), seguendo Zhang et al. (2015). Basandosi su questa definizione, sono stati identificati nove La Niña CP (1950/51, 1973/74, 1975/76, 1988/89, 1998/99, 2000/01, 2008/09, 2010/11, 2011/12) e sei La Niña EP (1954/55, 1955/56, 1964/65, 1984/85, 1995/96, 2005/06), risultati simili a quelli di studi precedenti (Yuan e Yan 2013; Zhang et al. 2015). Tenendo conto dell’influenza significativa dell’attività vulcanica sul clima, che persiste per almeno due anni, abbiamo escluso l’inverno di La Niña 1983/84 a seguito dell’eruzione di El Chichon nel 1982 (Graf et al. 2014).

In aggiunta, analizzando ogni caso individualmente, si è notato che due eventi (1971/72 e 1974/75) mostrano anomalie nella temperatura superficiale del mare (SST) e nella circolazione atmosferica che differiscono dagli altri, con segnali significativi prevalentemente localizzati nel Pacifico settentrionale piuttosto che nel Pacifico tropicale (vedi Fig. A1 nell’appendice). Il notevole raffreddamento della SST si trova vicino alla costa orientale del Messico e si estende verso sud-ovest fino ai tropici, con anomalie SST negative relativamente deboli che interessano l’equatore. Questo è accompagnato da un significativo riscaldamento della SST nel Pacifico settentrionale centrale a nord-ovest (Fig. A1a,b). Tale struttura delle anomalie SST è più simile a un pattern PDO negativo piuttosto che a un evento La Niña. È rilevante notare che i centri anomali del potenziale di velocità si estendono dal nord all’equatore (Fig. A1c,d).

Considerando l’importante impatto del forte raffreddamento della SST tropicale e delle relative risposte atmosferiche sugli effetti combinati di PDO e La Niña sul clima europeo, abbiamo ulteriormente distinto se il raffreddamento equatoriale della SST rappresenti un evento La Niña o sia semplicemente parte di una fase negativa del PDO. A questo scopo, abbiamo diviso l’indice Niño-3.4 D(21)JF(0) in una parte associata al PDO e in una residua. Tenendo in considerazione che il PDO (ENSO) rappresenta il modo predominante rispettivamente su scala decennale (interannuale), la parte relativa al PDO è stata definita come il valore derivante dalla regressione sull’indice PDO calcolato come media mobile di 7 anni, mentre la parte residua è stata calcolata sottraendo dalla Niño-3.4 originale quella regressa sul PDO.

Seguendo questa metodologia, gli inverni del 1971/72 e del 1974/75 sono stati esclusi dalla nostra analisi perché i loro indici Niño-3.4 residui non scendevano più sotto -0.58°C e si presume che i modelli di anomalia della SST e dell’atmosfera fossero il risultato della fase negativa del PDO, senza una chiara anomalia del riscaldamento diabatico tropicale (non mostrato).

La Figura 1 illustra le anomalie della temperatura superficiale del mare (SST) per i mesi di D(21)JF(0) associate alla La Niña CP, alla La Niña EP, e ai tre anni (1970/71, 1999/2000, 2007/08) classificati come La Niña mista da Zhang et al. (2015). Questi ultimi presentano un marcato raffreddamento della SST che interessa sia le aree EP che CP durante la fase matura. Sia le La Niña CP che le miste esibiscono un pattern di dipolo est-ovest nell’anomalia della SST, con un’area di raffreddamento sopra il Pacifico centro-orientale tropicale e un’area di riscaldamento sopra il mare delle Filippine che si estende verso nord-est (Fig. 1a,c). Nonostante ciò, persiste una leggera differenza strutturale nell’anomalia negativa della SST equatoriale.

Il notevole raffreddamento della SST per la La Niña CP è localizzato a ovest dei 150°W (Fig. 1a), mentre la La Niña mista presenta due centri di anomalia negativa della SST che cavalcano il 150°W (Fig. 1c). Oltre alle differenze osservate nell’Oceano Pacifico orientale, la posizione geografica dei pattern di anomalia della SST per la La Niña mista è simile a quella della La Niña CP, con un coefficiente di correlazione spaziale di 0.95, superando il livello di confidenza del 99%.

Le risposte dell’atmosfera tropicale ed extratropicale alla La Niña mista, che includono variabili come il potenziale di velocità anomalo, il vento divergente, la circolazione di Walker, la pressione atmosferica al livello del mare, il vento orizzontale di superficie e le precipitazioni, mostrano caratteristiche spaziali simili alla La Niña CP (non mostrate). Pertanto, data la somiglianza nelle anomalie della SST e della circolazione atmosferica, i tre inverni di La Niña mista sono stati aggregati alla classe della La Niña CP.

Per quanto riguarda la La Niña EP, un significativo raffreddamento della SST si localizza principalmente a est dei 150°W, con un riscaldamento della SST minore che si estende dal nord-ovest del Pacifico verso est, oltre il mare delle Filippine (Fig. 1b).

A differenza della La Niña CP, il pattern di anomalia della SST a dipolo si sposta verso l’est del Pacifico equatoriale, accompagnato da un’importante anomalia negativa della SST nel Mar Cinese Meridionale. Oltre alle differenze nei pattern di anomalia della SST, le correlate anomalie atmosferiche tropicali si spostano verso est di circa 15°-20° di longitudine (non mostrato). È rilevante sottolineare che l’ampiezza dell’anomalia negativa della SST e le associate risposte atmosferiche tropicali sono più deboli rispetto a quelle osservate per la La Niña CP. Tuttavia, in questo documento ci concentreremo principalmente sulle differenze nei pattern spaziali tra i diversi tipi di La Niña, poiché l’intensità di queste anomalie potrebbe essere fortemente influenzata dal numero di anni rappresentati nelle mappe composite.

Per ulteriormente rafforzare la robustezza dei risultati, selezioniamo altri 11 inverni di La Niña applicando lo stesso metodo per il periodo dal 1900 al 1950, e li classifichiamo in due tipi basati sull’evoluzione stagionale del pattern di anomalia della SST tropicale, la localizzazione del marcato raffreddamento della SST in inverno e le relative risposte atmosferiche.

La Tabella 1 fornisce una classificazione degli inverni di La Niña correlati alla fase dell’Oscillazione Decennale del Pacifico (PDO) dal 1900. Gli inverni sono distinti in base al tipo di La Niña—EP (Eastern Pacific) La Niña e CP (Central Pacific) La Niña—e ulteriormente suddivisi secondo le fasi di alta o bassa attività del PDO.

Dettagli rilevanti della tabella includono:

• EP La Niña: Questa sezione elenca gli anni degli inverni caratterizzati da eventi di La Niña di tipo EP. Gli anni sono raggruppati in base a periodi di Alto PDO (ad esempio, 1980/09, 1983/89, 1984/85) e Basso PDO (ad esempio, 1916/17, 1917/18, 1945/55, 1955/56, 1964/65).
• CP La Niña: Questa sezione identifica gli inverni con eventi di La Niña di tipo CP. Anche qui, gli anni sono divisi tra Alto PDO (esempio, 2000/01) e Basso PDO (esempi includono 1903/04, 1909/10, 1910/11, ecc.).

Inoltre, la tabella segnala lo stato del vortice polare stratosferico, con i vortici forti indicati in grassetto e quelli deboli in corsivo. Questo dettaglio offre un contesto importante sull’attività atmosferica durante questi eventi. È importante notare che le informazioni sul vortice polare stratosferico non sono disponibili per gli anni antecedenti al 1950 a causa della limitata disponibilità dei dati.

La suddivisione fornita in questa tabella è essenziale per gli studi climatici, poiché facilita la comprensione delle interazioni tra i tipi di La Niña e le fasi del PDO, e come queste configurazioni influenzano le condizioni climatiche globali, particolarmente in relazione al vortice polare.

La Figura 2 illustra l’evoluzione mensile del valore dell’Oscillazione del Nord Atlantico (NAO) per diversi inverni di La Niña, associati a specifiche fasi dell’Oscillazione Decennale del Pacifico (PDO), dal giugno dell’anno precedente (21) al maggio dell’anno della fase matura di La Niña (0) a partire dal 1950.

• Linea rossa (CP-PDO-): Questa serie rappresenta i valori NAO durante gli inverni con eventi di La Niña del tipo Central Pacific (CP) durante una fase negativa del PDO. Gli inverni inclusi in questa categoria sono quelli del 1950/51, 1970/71, 1973/74, 1975/76, 1988/89, 1998/99, 1999/2000, 2007/08, 2008/09, 2010/11, 2011/12.
• Linea blu (EP-PDO-): Mostra i valori NAO durante gli inverni di La Niña del tipo Eastern Pacific (EP) anch’essi durante una fase negativa del PDO. Questi includono gli inverni del 1954/55, 1955/56, 1964/65.
• Linea nera (EP-PDO+): Visualizza i valori NAO per gli inverni di La Niña di tipo EP durante una fase positiva del PDO. Gli anni specificati per questa serie sono il 1984/85, 1995/96, 2005/06.

Le etichette temporali (21) e (0) rappresentano rispettivamente l’anno precedente la fase matura di La Niña e l’anno durante la fase matura. I punti pieni nei grafici indicano i punti in cui i valori di NAO raggiungono una confidenza statistica del 90%, evidenziando la significatività statistica di questi dati. Questa visualizzazione è cruciale per comprendere come variano i valori di NAO in relazione ai diversi tipi di La Niña e alle condizioni del PDO nel corso dell’anno, offrendo importanti intuizioni sull’interazione tra questi fenomeni climatici e il loro impatto sul clima globale.

La Figura 3 illustra l’indice dell’Oscillazione del Nord Atlantico (NAO) basato su stazioni per i mesi di gennaio-marzo (JFM) associato agli eventi di La Niña di tipo CP (Central Pacific) e EP (Eastern Pacific) a partire dal 1900, considerando le diverse fasi dell’Oscillazione Decennale del Pacifico (PDO).

Dettagli chiave della figura:

• Punti rossi: Indicano l’indice NAO durante gli eventi di La Niña CP. Ogni punto rappresenta il valore dell’indice NAO per un dato anno, posizionato sull’asse orizzontale in base al corrispondente valore dell’indice PDO.
• Punti blu: Rappresentano l’indice NAO durante gli eventi di La Niña EP. Similmente ai punti rossi, la posizione orizzontale di ogni punto blu riflette il valore dell’indice PDO per quell’anno specifico.
• Assi coordinati:
  • Asse verticale (Indice NAO): Misura l’indice NAO, dove i valori positivi generalmente correlano con inverni più miti e umidi in Europa, mentre i valori negativi sono associati a condizioni invernali più fredde e secche.
  • Asse orizzontale (Indice PDO): Indica se l’anno è stato caratterizzato da una fase calda (valori positivi) o fredda (valori negativi) del PDO.

Questo grafico permette di analizzare la correlazione tra l’indice PDO e l’indice NAO durante gli inverni di La Niña, sia di tipo CP che EP. La disposizione dei punti può aiutare a identificare tendenze specifiche o relazioni tra questi due importanti fenomeni climatici, offrendo intuizioni su come i cambiamenti nel PDO possano influenzare l’indice NAO durante eventi di La Niña nei mesi invernali.

3. Risultati a. Impatti Combinati del PDO e dei Due Tipi di La Niña su NAO e le Anomalie Climatiche Associate La classificazione degli inverni caratterizzati dal fenomeno La Niña è presentata nella Tabella 1, assieme alla fase del PDO. Gli inverni La Niña di tipo CP e EP sono stati distinti in due gruppi in base alla fase del PDO durante l’inverno. Le combinazioni di La Niña CP e EP con la fase positiva (negativa) del PDO sono indicate rispettivamente come CP-/PDO+ (CP-/PDO-) e EP-/PDO+ (EP-/PDO-). È interessante notare che gli inverni La Niña di tipo CP si verificano prevalentemente durante la fase negativa del PDO, ad eccezione dell’inverno La Niña 2000/01, mentre per la La Niña EP, che conta cinque inverni EP-/PDO+ e altrettanti EP-/PDO-, non si osserva una prevalenza chiara.

In generale, un evento ENSO, sia esso freddo o caldo, raggiunge il suo apice nelle fasi tardive dell’autunno e dell’inverno. Le risposte atmosferiche significative associate, manifestate attraverso il NAO che influenzano il settore NA/E, tendono a verificarsi con un certo ritardo, nel corso del tardo inverno (Huang et al. 1998; Gouirand e Moron 2003; Knippertz et al. 2003; Brönnimann et al. 2007). Queste dinamiche hanno un impatto sostanziale sulla variabilità climatica regionale (Shabbar et al. 2001; Huang et al. 2006). La Figura 2 illustra l’evoluzione mensile dell’indice NAO da giugno(21) a maggio(0) a partire dal 1950 per le configurazioni CP-/PDO– (in rosso), EP-/PDO– (in blu) e EP-/PDO+ (in nero). Durante la fase negativa del PDO, il segnale NAO è più marcato rispetto alla fase positiva, ma si inverte a fine inverno a seconda del tipo di La Niña considerato. Specificamente, per la La Niña CP, si osserva un NAO positivo statisticamente significativo (indicato con punti pieni) a partire da gennaio(0), che culmina in febbraio(0) e persiste fino a marzo(0) (come mostrato dalla linea solida rossa nella Figura 2).

Al contrario, un valore del NAO quasi simmetrico e negativo si manifesta da gennaio(0) a marzo(0), con il segnale più forte e significativo a febbraio(0) (vedi la linea solida blu in Fig. 2), rilevabile per la La Niña di tipo EP. Quando il PDO si trova nella sua fase positiva, la La Niña EP esibisce un segnale NAO negativo, più debole e non statisticamente significativo durante l’inverno, ad eccezione di febbraio(0) dove appare un valore positivo, ma prossimo allo zero (vedi la linea tratteggiata nera in Fig. 2). L’inverno del 2000/01 rappresenta l’unico caso di La Niña CP accompagnato da una fase positiva del PDO, con il massimo del NAO negativo principalmente in dicembre(21) e marzo(0), anziché in gennaio(0) o febbraio(0) (non mostrato).

I dati aggregati per le serie temporali estese, come illustrato in Fig. A3, mostrano un’evoluzione dell’indice NAO sostanzialmente simile, seppur con alcune differenze, soprattutto durante gli eventi di La Niña EP. Il segnale del NAO negativo persiste da dicembre(21) a marzo(0), con un picco significativo in gennaio(0) piuttosto che in febbraio(0) per l’inverno EP2/PDO2 (vedi la linea solida blu in Fig. A3). Inoltre, un segnale del NAO più forte e di più lunga durata si verifica nel periodo invernale esteso per l’inverno EP2/PDO2 (vedi la linea tratteggiata nera in Fig. A3).

Viene inoltre presentato l’indice NAO per i mesi di gennaio-marzo (JFM(0)) a partire dal 1900 per gli eventi La Niña di tipo CP (rosso) e EP (blu) in relazione al valore del PDO, come mostrato in Fig. 3. Qui, le singole occorrenze dopo (prima) il 1950 sono rappresentate rispettivamente da un punto (un cerchio).

L’indice NAO risulta positivo (negativo) nei mesi JFM(0) per ogni inverno di La Niña di tipo CP (EP), in concomitanza con la fase negativa del PDO. Quando il valore del PDO è positivo, in quattro dei cinque inverni La Niña EP, il NAO è negativo, sebbene più debole. Pertanto, il segnale NAO per ciascun caso individuale è in linea con i risultati dell’analisi composita, soprattutto durante la combinazione di PDO negativo e La Niña.

Poiché l’anomalia più significativa del NAO si verifica principalmente verso la fine dell’inverno, ci concentreremo sulle risposte climatiche in JFM(0) nel settore NA/E per le due tipologie di La Niña in congiunzione con le diverse fasi del PDO. Tenendo conto della qualità e omogeneità dei dataset, il nostro focus principale sarà il periodo dal 1950 ad oggi, estendendo poi l’analisi ai dati disponibili dal 1900 per confermare le conclusioni, dettagliate nell’appendice. Dato che c’è stato solo un inverno CP2/PDO1, si discuteranno solo le altre tre condizioni.

La Figura 4 illustra le anomalie di pressione a livello del mare (SLP) e del vento superficiale (pannello di sinistra), e dell’altezza geopotenziale a 250 hPa (pannello di destra) in JFM(0) durante gli inverni CP-/PDO-, EP-/PDO- e EP-/PDO+. Quando un evento La Niña si combina con la fase negativa del PDO, si evidenzia una risposta atmosferica simile al NAO, con due centri di anomalia significativi e strutture quasi invertite per i tipi CP e EP. Durante l’inverno CP-/PDO-, si osserva un’importante anomalia di alta pressione SLP a sud del 55°8’N e bassa pressione a nord, accompagnata da anomalie di vento superficiale da ovest nelle medie e alte latitudini, che si estendono zonalmente dall’Atlantico Nord occidentale all’Europa occidentale in JFM(0) (Fig. 4a). Questo pattern ricorda un NAO positivo. Al contrario, una risposta simile al NAO ma invertita nelle anomalie di SLP e vento superficiale si può notare durante l’inverno EP2/PDO2 (Fig. 4c). Il segnale NAO negativo della La Niña EP è anche rilevabile quando combinato con la fase positiva del PDO. Tuttavia, solo l’anomalia di alta pressione SLP è statisticamente significativa e non si trova nella posizione climatologica del NAO, ma è spostata verso est, verso l’Europa centrale e settentrionale (Fig. 4e).

Le analisi delle anomalie dell’altezza geopotenziale a 250 hPa indicano che il pattern anomalo nella troposfera superiore rispecchia quello della troposfera inferiore sopra il settore NA/E (vedi Fig. 4b,d,f). Questo riscontro è in linea con le osservazioni di Ting (1996), che suggerisce come l’anomalia del riscaldamento tropicale possa scatenare una risposta barotropica extratropicale nella circolazione atmosferica. Modelli di anomalia inversa emergono anche nelle analisi delle anomalie del vento zonale a 250 hPa nel settore NA/E tra le La Niña di tipo CP e EP, particolarmente quando associate alla fase negativa del PDO, come mostrato nelle Fig. 5a e 5b.

Durante l’inverno CP-/PDO-, le anomalie del vento zonale mostrano una struttura tripolare, con anomalie di vento da ovest nelle medie latitudini e anomalie di vento da est nelle alte latitudini e nei subtropici (Fig. 5a), conformi a una risposta atmosferica simile a un NAO positivo. Di conseguenza, il getto del Nord Atlantico si sposta notevolmente verso nord e si estende più a est fino a raggiungere il nord-ovest dell’Europa. Anche il getto del Nord Africa viene intensificato nel suo nucleo e si restringe.

Per l’inverno EP-/PDO-, si osserva una struttura tripolare inversa a nord di circa 45°N nelle anomalie del vento zonale a 250 hPa (Fig. 5b), portando a un getto del Nord Atlantico debole e a un getto del Nord Africa spostato verso nord. In contrasto con l’inverno EP-/PDO-, le anomalie del vento zonale tripolare si spostano verso est durante l’inverno EP-/PDO+ (Fig. 5c), influenzando lo spostamento del getto sopra il nord Africa.

Si riconosce che le anomalie della temperatura dell’aria al suolo e delle precipitazioni in Europa durante l’inverno possono essere parzialmente influenzate dal NAO (ad es., Jones et al. 2003).Conseguentemente, la risposta climatica alla La Niña di tipo CP differisce significativamente da quella di tipo EP a causa di un pattern simile al NAO che è approssimativamente opposto, osservabile quando associato alla fase negativa del PDO. La Figura 6 presenta i compositi delle anomalie di temperatura superficiale e delle precipitazioni in JFM(0). I risultati per gli inverni CP-/PDO-, EP-/PDO-, e EP-/PDO+ sono mostrati rispettivamente nei pannelli superiore, centrale e inferiore della Figura 6.

Per l’inverno CP-/PDO-, un’anomalia significativa di calore nella temperatura dell’aria alla superficie (SAT), fino a +1,8°C, si estende sulle parti centrale, occidentale e settentrionale dell’Europa (Fig. 6a). Questo fenomeno è attribuibile all’anomalia dei venti da ovest nelle medie latitudini, legata alla fase positiva del NAO nella troposfera inferiore, che prosegue verso est fino al centro e nord Europa, trasportando aria relativamente calda e umida dall’Atlantico Nord verso queste aree (Fig. 4a).

Le anomalie nelle precipitazioni esibiscono una struttura dipolare, con precipitazioni eccessive (scarse) nel nord (sud) dell’Europa (Fig. 6b), il che è verosimilmente causato dalla variazione del getto, in particolare dalla sua posizione (Fig. 5a). Il movimento verso nord del getto dell’Atlantico Nord fa sì che la zona di uscita del getto si estenda sul nord Europa, provocando lì un movimento ascendente anomalo, che risulta favorevole per condizioni più umide in Scandinavia. Questo è corroborato dall’incremento dell’avvezione di aria calda e umida, grazie ai venti di superficie da ovest rafforzati nelle medie latitudini.

Le condizioni di siccità nelle parti settentrionali del Mar Mediterraneo possono essere attribuite alla riduzione dell’area di ingresso del getto del Nord Africa, che sopprime il movimento ascendente locale verso il nord. Al contrario, durante l’inverno EP-/PDO-, l’anomalia del vento da est nelle medie latitudini indebolisce i venti di fondo da ovest e diminuisce l’intrusione di aria calda e umida dall’Atlantico Nord verso l’Eurasia. Inoltre, l’anomalia del vento verso sud-ovest, al margine sud-est dell’anomalia anticiclonica fortemente accentuata sul centro-nord Atlantico Nord, tende a trasportare aria fredda e secca dalle alte latitudini verso il centro e il nord Europa (Fig. 4c). Ciò porta a un JFM(0) più freddo nella maggior parte delle regioni europee con anomalie significative prevalentemente nella parte occidentale (Fig. 6c).

Simultaneamente, si osserva un aumento delle precipitazioni nel sud Europa e una riduzione nel nord Europa (Fig. 6d), fenomeno associato al cambiamento di posizione del getto del Nord Africa (Atlantico) (Fig. 5b). È rilevante notare che le anomalie di temperatura superficiale (SAT) e di precipitazioni dell’inverno EP-/PDO+ (vedi Fig. 6e,f) sono simili a quelle dell’inverno EP-/PDO-, ma risultano molto più intense e significative. Questo accade perché le anomalie della circolazione atmosferica, simili a un NAO negativo, sono spostate verso est e il centro dell’anticiclone anomalo predomina sul nord Europa, intensificando l’anomalia del vento da est nella troposfera inferiore e superiore.

Ulteriori inverni La Niña sono stati selezionati e distinti a partire dal 1900 per confermare l’affidabilità dei risultati (vedi appendice). Quando combinati con la fase negativa del PDO, i due tipi di La Niña per la serie temporale estesa mostrano risposte atmosferiche simili al NAO, opposte sia in superficie (Fig. A4a,c) che nella troposfera superiore (Fig. A4b,d), e conducono a anomalie invertite di temperatura (SAT) e precipitazioni in Europa, che sono coerenti con le strutture osservate nelle Fig. 4a–d e 6a–d, sebbene vi sia una leggera differenza nell’intensità dei centri di attività anomala.

La combinazione di PDO negativo e La Niña di tipo CP evidenzia un modello simile al NAO positivo più marcato (Fig. A4a,b), che induce un inverno europeo più caldo (Fig. A6a) e condizioni più umide (più secche) nel nord (sud) (Fig. A6b). Al contrario, la combinazione di PDO negativo e La Niña di tipo EP presenta un modello simile al NAO negativo leggermente più debole (Fig. A4c,d), accompagnato da un attenuamento del raffreddamento della SAT nell’Europa occidentale (Fig. A6c). Tuttavia, non si rilevano differenze significative nelle anomalie di precipitazioni di tipo dipolo in Europa (Fig. A6d).

Per l’inverno EP2/PDO1, il segnale NAO negativo spostato verso est (Fig. A4e,f) e le corrispondenti risposte climatiche (Fig. A6e,f) assomigliano ai pattern visualizzati nelle Fig. 4e,f e nelle Fig. 6e,f, ma sono chiaramente più deboli.

La Figura 4 illustra le anomalie di pressione a livello del suolo e di campo dei venti, nonché le anomalie dell’altezza geopotenziale a 250 hPa, durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM(0)) per specifici inverni caratterizzati da eventi La Niña in combinazione con diverse fasi del Pacific Decadal Oscillation (PDO).

Dettaglio dei Pannelli:

• (a) CP-/PDO-: Mostra le anomalie di pressione a livello del suolo e i vettori di vento per gli inverni in cui si è manifestata una La Niña di tipo Central Pacific (CP) durante una fase negativa del PDO. Gli anni specifici sono elencati, con contorni che rappresentano intervalli di 2 hPa e vettori di vento evidenziati quando superano il 90% di livello di confidenza.
• (b) CP-/PDO- (250 hPa): Rappresenta le anomalie dell’altezza geopotenziale a 250 hPa per gli stessi anni del pannello (a). I contorni sono impostati con intervalli di 30 m e le ombreggiature indicano anomalie con un livello di confidenza del 90%.
• (c) EP-/PDO-: Simile al pannello (a), questo pannello mostra le anomalie per gli inverni di La Niña di tipo Eastern Pacific (EP) congiunte con una fase negativa del PDO durante gli anni indicati.
• (d) EP-/PDO- (250 hPa): Visualizza le anomalie dell’altezza geopotenziale a 250 hPa per gli anni menzionati nel pannello (c), con le stesse specifiche di contorno e confidenza del pannello (b).
• (e) EP-/PDO+: Illustra le anomalie di pressione a livello del suolo e i campi dei venti per gli inverni di La Niña di tipo EP accoppiati con una fase positiva del PDO negli anni specificati.
• (f) EP-/PDO+ (250 hPa): Mostra le anomalie dell’altezza geopotenziale a 250 hPa per gli anni indicati nel pannello (e), seguendo le stesse norme di rappresentazione degli altri pannelli.

Osservazioni Generali:

• I contorni visualizzano le variazioni della pressione e dell’altezza geopotenziale, con le ombre che indicano aree di significatività statistica al 90%.
• I vettori del vento sono presentati solo dove superano il livello di confidenza del 90%, indicando direzione e intensità significative.

Queste mappe forniscono una visualizzazione chiara di come specifiche configurazioni di La Niña e le fasi del PDO influenzino le dinamiche climatiche, in particolare la pressione atmosferica e i movimenti dei venti, essenziali per comprendere le risposte climatiche regionali.

La Figura 5 illustra le anomalie del vento zonale a 250 hPa durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM(0)) per specifici inverni in cui si sono verificati eventi di La Niña di tipo CP e EP, in combinazione con diverse fasi del Pacific Decadal Oscillation (PDO).

Dettagli dei Pannelli:

• (a) CP-/PDO-: Mostra le anomalie del vento zonale a 250 hPa per gli inverni con una La Niña di tipo Central Pacific (CP) durante una fase negativa del PDO. Gli anni specifici sono elencati. L’ombreggiatura indica l’intensità dell’anomalia del vento, espressa in metri al secondo (m/s), e i punti indicano aree dove l’anomalia è statisticamente significativa al 90%. I contorni rappresentano il vento di fondo con intervalli di 20, 30 e 40 m/s.
• (b) EP-/PDO-: Analogamente al pannello (a), ma per gli inverni con una La Niña di tipo Eastern Pacific (EP) durante una fase negativa del PDO. Le ombreggiature, i punti e i contorni seguono le stesse convenzioni del pannello (a).
• (c) EP-/PDO+: Presenta le anomalie durante gli inverni con una La Niña EP in una fase positiva del PDO. Gli anni specifici sono elencati e le anomalie sono visualizzate secondo le stesse convenzioni dei pannelli precedenti.

Osservazioni Generali:

• Ombreggiature: Servono a indicare l’intensità delle anomalie del vento zonale, con colori che variano da blu a rosso per rappresentare valori negativi e positivi, rispettivamente, suggerendo un indebolimento o un rinforzo del vento rispetto alla norma.
• Punti: Sottolineano le regioni dove le anomalie sono confermate come statisticamente significative al 90%, rafforzando la fiducia nei risultati visualizzati.
• Contorni: Illustrano il vento di fondo, facilitando la comprensione della struttura generale del vento a 250 hPa e mostrando i cambiamenti nella velocità del vento attraverso intervalli definiti.

Questa mappa è essenziale per analizzare come le specifiche configurazioni di La Niña e le fasi del PDO modellano i pattern del vento zonale ad alta quota, che possono avere impatti diretti sulla dinamica climatica regionale, particolarmente per quanto riguarda il trasporto di massa e umidità nelle zone di medie e alte latitudini.

La Figura 6 illustra dettagliatamente le anomalie della temperatura dell’aria al suolo e delle precipitazioni durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM(0)) per specifici inverni associati agli eventi di La Niña di tipo CP e EP, in combinazione con le diverse fasi del Pacific Decadal Oscillation (PDO).

Dettaglio dei Pannelli:

• (a) CP-/PDO- – Temperatura: Presenta le anomalie della temperatura dell’aria al suolo per gli inverni caratterizzati da una La Niña di tipo Central Pacific (CP) durante una fase negativa del PDO. Gli anni specifici sono elencati, e l’ombreggiatura indica l’intensità dell’anomalia della temperatura, espressa in gradi Celsius (°C).
• (b) CP-/PDO- – Precipitazioni: Illustra le anomalie delle precipitazioni per gli stessi anni del pannello (a). L’ombreggiatura rappresenta l’intensità dell’anomalia delle precipitazioni, espressa in millimetri al giorno (mm/day).
• (c) EP-/PDO- Temperatura: Simile al pannello (a), questo pannello mostra le anomalie della temperatura per gli inverni in cui si è verificata una La Niña di tipo Eastern Pacific (EP) durante una fase negativa del PDO. Gli anni specifici sono elencati.
• (d) EP2/PDO2 – Precipitazioni: Mostra le anomalie delle precipitazioni per gli anni indicati nel pannello (c).
• (e) EP-/PDO+ – Temperatura: Visualizza le anomalie della temperatura per gli inverni in cui si è verificata una La Niña EP durante una fase positiva del PDO. Gli anni specifici sono elencati.
• (f) EP-/PDO+ – Precipitazioni: Presenta le anomalie delle precipitazioni per gli anni specificati nel pannello (e).

Osservazioni Generali:

• Ombreggiature: Servono per indicare l’intensità delle anomalie di temperatura e precipitazioni, con colorazioni che variano a seconda dell’intensità. Le tonalità fredde (blu) rappresentano valori negativi, indicando temperature più fredde o meno precipitazioni, mentre le tonalità calde (rosso) rappresentano valori positivi, indicando temperature più calde o maggiori precipitazioni.
• Punti: Evidenziano le aree dove le anomalie sono statisticamente significative al 90%, rafforzando la fiducia nei risultati osservati.

Queste mappe sono fondamentali per analizzare come le configurazioni specifiche di La Niña e le fasi del PDO modellano il clima regionale, influenzando significativamente le temperature e le precipitazioni durante i mesi invernali.

La Figura 7 esplora diversi aspetti della dinamica atmosferica a 250 hPa durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM(0)) per specifici inverni caratterizzati da eventi di La Niña di tipo CP in combinazione con la fase negativa del PDO. Ogni pannello esamina un tipo differente di flusso e attività atmosferica, utilizzando varie metriche per evidenziare le anomalie e i modelli di flusso atmosferico.

Dettaglio dei Pannelli:

• (a) Flusso dell’attività delle onde orizzontali e funzione di flusso anomala:
  • Vettori: Illustrano il flusso dell’attività delle onde orizzontali e sono mostrati solo quando superano un valore significativo, indicando le principali direzioni del flusso delle onde.
  • Contorni: Rappresentano la funzione di flusso anomala con intervalli specifici. Le ombreggiature dei contorni indicano un livello di confidenza del 90%, confermando la significatività statistica delle osservazioni.
• (b) Flusso EP esteso e divergenza:
  • Vettori: Mostrano il flusso EP esteso e sono rappresentati solo quando superano un livello di confidenza elevato.
  • Ombreggiature: Indicano la divergenza di questo flusso, variando da valori che suggeriscono convergenza a valori che indicano divergenza, influenzando potenzialmente i modelli climatici.
• (c) Attività anomala dei percorsi delle tempeste:
  • Ombreggiature: Rappresentano l’attività anomala dei percorsi delle tempeste e includono punti che indicano dove le anomalie sono statisticamente significative al 90%.
  • Contorni: Illustrano il percorso di base delle tempeste con intervalli definiti, fornendo un contesto per la frequenza e l’intensità usuali delle tempeste.

Osservazioni Generali:

• Vettori e Ombreggiature: Questi elementi visualizzano non solo la direzione e l’intensità dei flussi atmosferici ma anche le aree di significativa divergenza o convergenza che possono influenzare i modelli meteorologici e climatici a livello regionale e globale.
• Indicazioni di Confidenza: Le indicazioni di confidenza del 90% sono cruciali per stabilire la robustezza e l’affidabilità delle anomalie osservate nei vari parametri atmosferici.

Questa figura è essenziale per capire come le interazioni tra le configurazioni di La Niña e le fasi del PDO modellino la circolazione atmosferica ad alte quote, influenzando così i pattern meteorologici estesi, inclusi movimenti e intensità delle tempeste e distribuzioni delle precipitazioni a livello globale.

La Figura 8 illustra dettagliatamente le dinamiche atmosferiche a 250 hPa durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM(0)) per specifici inverni associati a eventi di La Niña di tipo Eastern Pacific (EP) in combinazione con una fase negativa del Pacific Decadal Oscillation (PDO).

Dettaglio dei Pannelli:

• (a) Flusso dell’attività delle onde e funzione di flusso anomala:
  • Vettori: Mostrano il flusso dell’attività delle onde, indicando le direzioni principali e l’intensità del flusso atmosferico a questa altitudine.
  • Contorni: Rappresentano la funzione di flusso anomala, che evidenzia deviazioni dal normale schema di circolazione atmosferica. Le ombreggiature dei contorni indicano un livello di confidenza del 90%.
• (b) Flusso EP esteso e divergenza:
  • Vettori: Illustrano il flusso EP esteso, fornendo una visualizzazione dei movimenti principali del flusso atmosferico.
  • Ombreggiature: Indicano la divergenza di questo flusso, con colorazioni che variano da tonalità fredde a calde per rappresentare la convergenza e la divergenza, rispettivamente.
• (c) Attività anomala dei percorsi delle tempeste:
  • Ombreggiature: Visualizzano l’attività anomala dei percorsi delle tempeste, evidenziando dove l’attività delle tempeste è aumentata o diminuita rispetto al normale.
  • Contorni: Mostrano il percorso di fondo delle tempeste, fornendo un contesto sull’intensità e la posizione usuale delle tempeste durante questi specifici inverni.

Osservazioni Generali:

• Vettori e Ombreggiature: Forniscono informazioni essenziali sulla direzione, intensità e distribuzione dei flussi atmosferici, nonché sulle aree di significativa instabilità o stabilità atmosferica.
• Contorni e Punti: Aiutano a delineare la normale circolazione atmosferica e ad identificare aree dove le anomalie sono statisticamente significative con un alto livello di confidenza.

Questa rappresentazione è fondamentale per capire come le configurazioni specifiche di La Niña EP e le fasi del PDO modellino significativamente la circolazione atmosferica ad alta quota, influenzando fenomeni meteorologici estesi come tempeste, flussi di vento e la distribuzione delle precipitazioni a livello globale.

La Figura 9 presenta un’analisi dettagliata delle dinamiche atmosferiche a 250 hPa durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM(0)) per specifici inverni influenzati da eventi di La Niña di tipo Eastern Pacific (EP), accoppiati con una fase positiva del Pacific Decadal Oscillation (PDO).

Dettaglio dei Pannelli:

• (a) Flusso dell’attività delle onde e funzione di flusso anomala:
  • Vettori: Indicano il flusso dell’attività delle onde, rappresentando le direzioni principali e l’intensità del flusso atmosferico a questa altitudine, che mette in evidenza come le onde atmosferiche si muovono attraverso l’atmosfera.
  • Contorni: Mostrano la funzione di flusso anomala, sottolineando le deviazioni significative rispetto al normale schema di circolazione atmosferica. Le anomalie sono evidenziate per accentuare aree di circolazione atmosferica significativamente diversa dalla norma.
• (b) Flusso EP esteso e divergenza:
  • Vettori: Illustrano il flusso EP esteso, essenziali per comprendere le dinamiche atmosferiche a grande scala.
  • Ombreggiature: Indicano la divergenza di questo flusso, con variazioni che vanno da convergenza a divergenza. Queste variazioni sono fondamentali per comprendere come il flusso influenzi la formazione di sistemi meteorologici come tempeste e fronti.
• (c) Attività anomala dei percorsi delle tempeste:
  • Ombreggiature: Visualizzano l’attività anomala dei percorsi delle tempeste, mostrando dove l’attività delle tempeste è aumentata o diminuita rispetto alla norma.
  • Contorni: Forniscono un contesto per i percorsi di tempesta di fondo, indicando le posizioni usuali delle tempeste e come queste traiettorie sono cambiate.

Osservazioni Generali:

• Vettori e Ombreggiature: Forniscono informazioni essenziali sulla direzione, intensità e variazione dei flussi atmosferici. Questi elementi offrono una visione chiara delle anomalie atmosferiche durante i mesi invernali.
• Contorni e Punti: Aiutano a delineare la circolazione atmosferica normale e identificare aree di significative deviazioni, essenziali per anticipare e comprendere i cambiamenti meteorologici e climatici.

Questa rappresentazione è cruciale per analizzare come le interazioni tra le configurazioni di La Niña EP e le fasi positive del PDO modellino significativamente la circolazione atmosferica ad alta quota, influenzando fenomeni meteorologici estesi come la formazione di tempeste, la distribuzione delle precipitazioni e le dinamiche dei venti a livello globale.

b. Meccanismi Possibili

Secondo l’analisi composita presentata, i due tipi di La Niña, caratterizzati da diversi pattern di anomalie della temperatura superficiale del mare (SST), mostrano risposte atmosferiche e climatiche quasi opposte sopra il settore NA/E, in particolare quando si verifica in concomitanza con la fase negativa del PDO. Qui, approfondiamo il meccanismo che connette le anomalie SST tropicali con le anomalie della circolazione extratropicale, con un focus specifico sul possibile meccanismo fisico alla base delle anomalie della NAO.

La Figura 7 illustra le anomalie di JFM(0) medie della funzione di corrente a 250-hPa e del flusso di attività delle onde orizzontali, il flusso EP esteso a 250-hPa e la sua divergenza, e l’attività delle tracce delle tempeste a 250-hPa durante l’inverno CP-/PDO-. Le Figure 8 e 9 seguono un’analisi simile per gli inverni EP-/PDO- e EP+/PDO+, rispettivamente.

Associando la fase negativa del PDO, le varianti CP e EP di La Niña mostrano significative differenze nel treno d’onde che si estende dal Nord Pacifico al Nord Atlantico. Durante gli inverni CP-/PDO-, si registra un’intensa e significativa anomalia anticiclonica sopra il Nord Pacifico, che segnala l’indebolimento del minimo delle Aleutine. Questa perturbazione anticiclonica si propaga prima verso nord-est verso il Canada occidentale e successivamente verso sud-est fino al sud-est degli Stati Uniti, creando un treno d’onda negativo simile al PNA, in linea con studi precedenti quali Honda et al. 2001; Honda e Nakamura 2001; Pinto et al. 2011. Questo modello presenta centri di azione anomali alternati anticiclonici, ciclonici e anticiclonici (Fig. 7a).

L’anomalia dell’altezza geopotenziale positiva osservata sopra il sud-est degli Stati Uniti contribuisce a un rinforzo della traccia delle tempeste, indicato dal movimento di eddies transitori su scala sinottica, e a un leggero spostamento verso le latitudini polari (Fig. 7c). Questo fenomeno è accompagnato da una migrazione verso nord del getto del Nord Atlantico. Questi cambiamenti sono associati a un incremento del tasso di crescita di Eady (non mostrato), risultando in una maggiore baroclinicità vicino a Terranova, che fornisce un ambiente favorevole per lo sviluppo di onde transitorie su scala sinottica che intensificano l’interazione locale tra gli eddies transitori e il flusso medio.

Contemporaneamente, si registra un’anomalia di divergenza del flusso EP attorno ai 50.8°N, che si estende dal sud-est degli Stati Uniti verso est fino al nord-ovest della Gran Bretagna (Fig. 7b). Come descritto nella sezione 2c, la divergenza del flusso EP tende a intensificare la forzatura della vorticità ciclonica a nord e della vorticità anticiclonica a sud, nonché un’anomalia dei venti occidentali tra queste due strutture di flusso (Lau 1988; Chen et al. 2014). A sud della divergenza del flusso EP, tra 30.8°N e 55.8°N, e tra 70.8°W e 20.8°E, emerge un anticiclone anomalo, in parte risultante dall’interazione tra flusso medio ed eddy. Contemporaneamente, un ciclone anomalo appare sul fianco nord dell’anomalia del flusso EP vicino al sud della Groenlandia.

L’accelerazione dei venti occidentali, collegata alla divergenza del flusso EP, intensifica l’attività delle tracce delle tempeste locali, generando un continuo feedback positivo tra eddy e flusso medio che supporta le anomalie della circolazione associate alla NAO positiva come precedentemente descritto. La convergenza del flusso EP, localizzata nel Nord Atlantico subtropicale, favorisce inoltre il rafforzamento di una perturbazione anticiclonica a nord, configurando la parte meridionale del pattern simile alla NAO positiva.

Durante gli inverni EP-/PDO-, una perturbazione anticiclonica relativamente debole sul Nord Pacifico si sposta leggermente verso le latitudini polari e si propaga verso nord-est attraversando l’America del Nord centrale fino al sud della Groenlandia (Fig. 8a), delineando un treno d’onde del PNA negativo che differisce notevolmente dalla struttura tipica. È rilevante sottolineare che il treno d’onde zonale che si propaga ad alte latitudini è più marcato e evidente in D(21)JF(0) (non mostrato).

L’anomalia orientale al fianco sud dell’anticiclone anomalo sopra il sud della Groenlandia indica una soppressione dell’attività delle tracce delle tempeste nell’Atlantico Nord a medie latitudini (Fig. 8c), dando vita all’emergere della convergenza del flusso EP locale attorno ai 50.8°N (Fig. 8b). Questa convergenza del flusso EP provoca un’anticiclone (ciclone) anomalo a nord (sud) e rallenta i venti verso est, attenuando ulteriormente l’attività delle tracce delle tempeste e incrementando la convergenza del flusso EP.

Il meccanismo di feedback positivo tra eddies transitori e flusso medio è cruciale per la genesi e lo sviluppo di un’anomalia della circolazione simile alla NAO negativa. Considerando che sono stati osservati soltanto tre inverni EP-/PDO-, e quindi un campione molto limitato, è stata condotta un’analisi dettagliata di ogni singolo inverno. Questa ha confermato l’esistenza sia della struttura del treno d’onde analogo sia dell’interazione locale tra l’eddy sinottico e il flusso a bassa frequenza per ciascun caso specifico. Oltre all’importante ruolo svolto dal treno d’onde di Rossby e dall’interazione tra l’eddy transitorio e il flusso medio, anche il flusso non rotazionale può influenzare la circolazione atmosferica nella regione NA/E, in risposta alla combinazione tra La Niña e il PDO negativo, modificando le circolazioni di Walker e Hadley. Queste modifiche sono rappresentate nella Figura 10, che illustra le differenze di vento divergente e anomalia del potenziale di velocità tra il livello basso (850 hPa) e quello alto (250 hPa) durante JFM(0). L’inverno CP-/PDO- evidenzia una circolazione di Walker anomala con due celle, caratterizzata da un’anomalia di divergenza sul Pacifico centro-orientale e un’anomalia di convergenza sul continente marittimo e nord del Sud America (Fig. 10a). L’anomalia significativa di convergenza, indicatrice di un movimento ascendente anomalo, posizionata sopra il nord del Sud America, modifica la circolazione di Hadley locale e provoca una debole anomalia di divergenza e un movimento discendente al suo nord (Fig. 10a), che può contribuire marginalmente al mantenimento dell’anticiclone anomalo (Fig. 7a).

A differenza degli altri casi, l’inverno EP-/PDO- si caratterizza per una circolazione di Walker a cella unica, con un’anomalia di convergenza nel Pacifico centro-occidentale e un’anomalia di divergenza che si estende dall’area del Pacifico orientale all’Atlantico tropicale (Fig. 10b). Questa significativa anomalia di divergenza può provocare un debole fenomeno di convergenza (movimento ascendente) nel nord-est dell’Africa subtropicale (Fig. 10b), il quale contribuisce a favorire il pattern simile alla NAO negativa (Fig. 8a). Tuttavia, nell’inverno EP-/PDO+, non si osserva la propagazione verso nord-est del treno d’onde e l’anomalia anticiclonica nel Pacifico del Nord appare particolarmente debole e irrilevante (Fig. 9a). Inoltre, non si rilevano anomalie significative del potenziale di velocità che interessino l’Atlantico, sia tropicale che extratropicale (Fig. 10c). Ciò suggerisce che la formazione delle anomalie atmosferiche sopra l’Europa potrebbe non essere direttamente correlata alle anomalie SST del Pacifico tropicale, ma essere invece influenzata da altri fattori.

Perlwitz e Graf (1995) hanno evidenziato il ruolo cruciale del vortice polare stratosferico nella modulazione delle anomalie climatiche dell’emisfero settentrionale. Da una parte, gli effetti barotropici alle latitudini polari possono indurre anomalie di pressione nella troposfera sopra l’Artico che sono simili al segnale stratosferico (Ambaum e Hoskins 2002; Castanheira et al. 2009; Graf et al. 2014).

Sul margine del vortice polare, le anomalie dei venti zonali medi latitudinali penetrano nella troposfera e interagiscono con la topografia, generando anomalie atmosferiche simili alla NAO (Castanheira et al. 2009; Graf et al. 2014). La variazione del taglio dei venti della troposfera superiore e la posizione latitudinale del getto possono modificare le anomalie di fase e ampiezza dell’onda planetaria, influenzando il tasso di crescita di Eady nella regione delle tracce delle tempeste e l’intensità del feedback dell’eddy troposferico (Walter e Graf 2005; Scaife et al. 2012; Garfinkel et al. 2013; Graf et al. 2014).

In questo contesto, esaminiamo anche le anomalie dell’altezza geopotenziale nello strato stratosferico (50 hPa) in JF(0) (Gennaio-Febbraio) e calcoliamo un Indice del Vortice Polare (PVI: Graf et al. 2014), che descrive la forza del vortice polare stratosferico sopra il cappuccio polare nord (a nord di 65°N). Gli inverni con un vortice polare forte e debole si distinguono in base al PVI, che è rispettivamente sopra 0.5s e sotto -0.5s. Due dei tre inverni EP-/PDO+ (1984/85, 2005/06) presentano un vortice polare significativamente più debole (non mostrato). L’anomalia di alta pressione stratosferica sopra l’Artico si estende verso l’Europa, illustrando parzialmente il verificarsi di anomalie atmosferiche europee nella troposfera attraverso gli effetti barotropici e l’interazione tra eddy e flusso medio.

È rilevante notare che per due tipi di La Niña in congiunzione con la fase negativa del PDO, possono essere rilevati diversi segnali stratosferici, che potrebbero influenzare i modelli di teleconnessione troposferica sopra il settore NA/E (Walter e Graf 2005, 2006). Sei inverni CP-/PDO- (1950/51, 1973/74, 1975/76, 1988/89, 1999/2000, 2010/11) sono caratterizzati da un vortice polare forte (Fig. 11a), risultando in una struttura a dipolo meridionale delle anomalie dell’altezza geopotenziale sopra il Nord Atlantico centrale (Fig. 11b); tre inverni CP-/PDO- (1970/71, 1998/99, 2008/09, 2011/12) presentano un vortice polare debole (Fig. 11c), innescando un pattern a dipolo situato nell’Atlantico Nord orientale (Fig. 11d); e gli altri (1998/99, 2007/08) mostrano un vortice polare normale (Fig. 11e) con centri anomali che si spostano verso l’Atlantico Nord occidentale (Fig. 11f) (Walter e Graf 2005, 2006). Per ogni inverno EP-/PDO-, i diversi segnali stratosferici modificheranno le anomalie atmosferiche nella troposfera, ma il pattern simile alla NAO negativa rimane marcato (non mostrato).

Abbiamo utilizzato il dataset della Ricostruzione del Ventesimo Secolo (V2) per calcolare il flusso di attività delle onde orizzontali, rilevando strutture simili a PNA negativo (non mostrate) in JFM(0), comparabili alle Figure 7a e 8a. Durante l’inverno CP-/PDO-, si osserva un treno d’onde simile a PNA convenzionale, mentre nell’inverno EP-/PDO- si verifica un treno d’onde che si propaga zonalmente nelle alte latitudini. Per l’inverno EP-/PDO+, non si è potuto rilevare alcun treno d’onde che si propagasse dal Pacifico Nord all’Atlantico Nord (non mostrato).

Di conseguenza, quando combinato con la fase negativa del PDO, sia CP che EP La Niña inducono diversi treni d’onde simili a PNA negativo che si propagano dal Pacifico Nord all’Atlantico Nord. Questi fenomeni sono probabilmente dovuti alle differenze nelle anomalie di precipitazione (Figure 12b, d) come risposta ai diversi tipi di anomalie SST e ai venti di sfondo, in particolare al getto subtropicale sopra gli oceani dell’Emisfero Settentrionale.

Conformemente alle indicazioni precedenti (Limpasuvan e Hartmann 1999; Chen et al. 2014), attraverso l’interazione tra eddies sinottici e il flusso medio e il trasporto di vorticità associato, si stabiliscono gradualmente sull’Atlantico Nord delle anomalie di circolazione simili a NAO inverse per i due tipi di La Niña, che si sviluppano e si mantengono durante la fine dell’inverno. Inoltre, modificando la circolazione di Walker e Hadley, il flusso non rotazionale contribuisce anche, seppur in misura minore, al mantenimento del pattern di anomalie simile a NAO.

La figura 10 illustra le differenze nelle anomalie del potenziale di velocità e del vento divergente tra il livello basso (850 hPa) e alto (250 hPa) durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM(0)) per gli inverni:

a) CP-/PDO- (anni 1950/51, 1970/71, 1973/74, 1975/76, 1988/89, 1998/99, 1999/2000, 2007/08, 2008/09, 2010/11, 2011/12), b) EP-/PDO- (anni 1954/55, 1955/56, 1964/65), c) EP-/PDO+ (anni 1984/85, 1995/96, 2005/06) a partire dal 1950.

Ogni pannello della figura presenta:

1. Contorni: Questi mostrano le anomalie del potenziale di velocità, indicando aree dove l’aria nella colonna atmosferica tende a convergere o divergere significativamente, influenzando i movimenti verticali e la formazione di specifiche condizioni meteorologiche.
2. Vettori del vento divergente: Visualizzano la direzione e l’intensità del vento divergente, misurata in metri al secondo. I vettori sono rappresentati solo dove la velocità supera i 0.2 metri al secondo, evidenziando regioni con divergenza o convergenza di vento particolarmente intensa.
3. Ombreggiature sui contorni: Queste indicano un livello di confidenza del 90%, suggerendo che le aree ombreggiate hanno una alta probabilità di rappresentare variazioni reali piuttosto che casuali.

Questi elementi aiutano a comprendere come le differenze verticali nel potenziale di velocità e nel vento divergente si manifestino durante specifici inverni associati a diversi stati di La Niña e PDO, fornendo indicazioni preziose sulla dinamica atmosferica e sugli impatti climatici potenziali, inclusa la formazione di pattern meteorologici su larga scala.

La Figura 11 mostra le anomalie dell’altezza geopotenziale per diversi stati del vortice polare durante i mesi di gennaio e febbraio (JF(0)) per gli inverni CP-/PDO- a partire dal 1950. La figura è suddivisa in sei pannelli che rappresentano condizioni diverse a due diversi livelli della troposfera:

• (a), (c), (e): Questi pannelli illustrano le anomalie dell’altezza geopotenziale a 50 hPa, che è un livello alto nella stratosfera.
  • (a) Forte vortice polare: Include gli anni 1950/51, 1973/74, 1975/76, 1988/89, 1999/2000, e 2010/11. Questi anni mostrano anomalie positive dell’altezza geopotenziale, indicando un vortice polare forte e stabile.
  • (c) Vortice polare normale: Per gli anni 1998/99 e 2007/08, questo pannello mostra una configurazione di anomalie bilanciate, segnalando condizioni moderate del vortice polare.
  • (e) Debole vortice polare: Comprende gli anni 1970/71, 2008/09, e 2011/12, con anomalie negative dell’altezza geopotenziale, che denotano un vortice polare indebolito.
• (b), (d), (f): Questi pannelli corrispondono ai pannelli (a), (c), (e) ma visualizzano le anomalie dell’altezza geopotenziale a 500 hPa, un livello più basso nella troposfera.
  • (b) Forte vortice polare a 500 hPa: Riflette anomalie simili a quelle del pannello (a), evidenziando che il vortice polare forte si estende anche nella parte inferiore della troposfera.
  • (d) Vortice polare normale a 500 hPa: Mostra un pattern analogo al pannello (c), confermando condizioni normali attraverso la colonna atmosferica.
  • (f) Debole vortice polare a 500 hPa: Anche qui, le anomalie negative evidenziano un vortice polare indebolito anche a questo livello della troposfera.

Le ombre sui contorni in ogni pannello rappresentano un livello di confidenza del 90%, attestando che le anomalie osservate sono statisticamente significative e non casuali.

Questa figura è essenziale per comprendere come la forza del vortice polare influenzi la dinamica atmosferica, inclusa la propagazione di onde planetarie e i conseguenti pattern meteorologici, particolarmente rilevanti durante gli inverni influenzati da CP La Niña/PDO.

La Figura 12 presenta una comparazione dettagliata delle anomalie dell’altezza geopotenziale e delle precipitazioni durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM(0)) per diversi inverni associati a variazioni di CP La Niña/PDO e EP La Niña/PDO, a partire dal 1950. I dati sono suddivisi in sei pannelli che offrono una panoramica specifica sull’impatto di queste configurazioni climatiche:

• (a), (c), (e) – Anomalie dell’altezza geopotenziale a 250 hPa:
  • (a) CP-/PDO-: Mostra gli anni 1950/51, 1970/71, 1973/74, 1975/76, 1988/89, 1998/99, 1999/2000, 2007/08, 2008/09, 2010/11, 2011/12. Questo pannello evidenzia anomalie positive e negative dell’altezza geopotenziale, indicando aree di alta e bassa pressione rispettivamente.
  • (c) EP-/PDO-: Include gli anni 1954/55, 1955/56, 1964/65, presentando un pattern simile a (a) ma per un diverso insieme di anni, mostrando come le configurazioni di La Niña/PDO influenzino le condizioni di alta e bassa pressione.
  • (e) EP-/PDO+: Per gli anni 1984/85, 1995/96, 2005/06, illustra le anomalie specifiche di questi periodi, evidenziando come la variante positiva del PDO modifichi l’effetto delle anomalie di pressione.
• (b), (d), (f) – Anomalie delle precipitazioni:
  • (b) CP-/PDO-: Correlato al pannello (a) e mostra le anomalie di precipitazione per gli stessi anni. Le zone colorate indicano un aumento o una diminuzione delle precipitazioni rispetto alla media, con i puntini che confermano un livello di confidenza del 90%.
  • (d) EP-/PDO-: Associato al pannello (c) e focalizzato sulle precipitazioni, delineando come variano in quegli specifici anni.
  • (f) EP-/PDO+: Corrispondente agli anni del pannello (e), questo grafico mostra le variazioni di precipitazione e come differiscono sotto l’influenza del PDO positivo.

Ogni pannello utilizza ombre nei contorni per rappresentare le anomalie di altezza geopotenziale e aree colorate con puntini per le precipitazioni, dove un alto livello di confidenza statistica (90%) sottolinea che le variazioni osservate sono statisticamente significative.

Questa visualizzazione è essenziale per capire come specifiche configurazioni di La Niña accoppiate con diverse fasi del PDO influenzino il clima globale in termini di distribuzione di pressione e precipitazioni, evidenziando chiare differenze nei pattern climatici a seconda delle configurazioni di La Niña e PDO.

La Figura A1 presenta una dettagliata analisi delle anomalie della temperatura superficiale del mare (SST) e delle anomalie del potenziale di velocità e del vento divergente a 850 hPa durante i mesi di dicembre, gennaio e febbraio (D(21)JF(0)) per gli anni 1971/72 e 1974/75. Ogni pannello fornisce specifiche visualizzazioni che aiutano a comprendere le condizioni climatiche di quegli anni:

1. (a) Anomalie SST per 1971/72: Mostra la variazione delle temperature superficiali del mare rispetto alla media, con le zone blu che indicano temperature più fredde della media e le zone rosse che indicano temperature più calde della media. Il significativo raffreddamento osservato nel Pacifico equatoriale è caratteristico degli eventi di La Niña.
2. (b) Anomalie SST per 1974/75: Simile al pannello (a) ma focalizzato sull’anno 1974/75. Le tonalità utilizzate sono consistenti con quelle del pannello (a) e mostrano una distribuzione diversa delle anomalie termiche, suggerendo una variazione nelle condizioni climatiche tra i due periodi.
3. (c) Anomalie del potenziale di velocità e del vento divergente a 850 hPa per 1971/72: Illustra sia il potenziale di velocità (contorni) che i vettori del vento divergente. Le zone rosse rappresentano aree di convergenza del vento (bassa pressione), mentre le zone blu indicano aree di divergenza (alta pressione). I vettori mostrano la direzione del flusso del vento, indicativo del movimento dall’alta alla bassa pressione.
4. (d) Anomalie del potenziale di velocità e del vento divergente a 850 hPa per 1974/75: Analogamente al pannello (c), ma per l’anno successivo. Le variazioni nei pattern di flusso del vento riflettono i cambiamenti nei sistemi climatici tra i due anni.

Questi pannelli sono essenziali per analizzare e confrontare le condizioni oceaniche e atmosferiche durante due distinti eventi climatici. La visualizzazione aiuta a comprendere come le anomalie di temperatura e i movimenti atmosferici possano variare notevolmente da un anno all’altro, offrendo intuizioni vitali sull’impatto delle variazioni climatiche su scala globale.

La Figura A2 illustra le anomalie della temperatura superficiale del mare (SST) per tre differenti tipi di inverni La Niña, osservate nei mesi di dicembre, gennaio e febbraio (D(21)JF(0)). Ogni pannello rappresenta una configurazione distinta di La Niña, evidenziando le differenze nelle anomalie di temperatura:

1. (a) CP (Central Pacific) La Niña:
   • Questo pannello mostra le anomalie SST concentrate nel Pacifico centrale, con temperature notevolmente più fredde rispetto alla media (visualizzate in blu) lungo l’equatore tra 160°E e 100°W. La presenza di queste anomalie più fredde è caratteristica degli eventi La Niña CP, che tendono a influenzare soprattutto il centro del bacino del Pacifico.
2. (b) EP (Eastern Pacific) La Niña:
   • Rappresenta le anomalie SST che si estendono verso est, coprendo una zona più ampia che include la parte orientale del Pacifico fino alla costa occidentale dell’America del Sud. In questo tipo di La Niña, le temperature più fredde della media sono più estese e influenzano una regione più grande, che va dal Sud-Est asiatico fino alle Americhe.
3. (c) Mixed La Niña:
   • Mostra una combinazione delle caratteristiche di La Niña CP e EP, con una distribuzione estesa di temperature più fredde che copre il Pacifico centrale e raggiunge le Americhe. Questo tipo di La Niña presenta tratti misti e spesso porta a un impatto climatico più variabile rispetto alle forme più classiche di La Niña.

Nei tre pannelli, i puntini indicano aree dove le anomalie di temperatura sono statisticamente significative al 90% secondo un test t di Student a due code. Questo alto livello di confidenza statistica conferma che le anomalie osservate non sono il risultato di fluttuazioni casuali, ma rappresentano variazioni significative delle temperature superficiali del mare.

Questa figura è fondamentale per comprendere come le diverse configurazioni di La Niña possano influenzare i pattern climatici globali, portando a cambiamenti significativi nelle condizioni meteorologiche, come variazioni nelle precipitazioni, temperature e fenomeni estremi, a seconda delle regioni colpite da queste anomalie termiche.

La Figura A3 mostra l’evoluzione mensile dell’indice Oscillazione Nord Atlantica (NAO) per tre diverse configurazioni di inverni La Niña, correlati alle fasi del Pacific Decadal Oscillation (PDO). Questo grafico copre il periodo da giugno dell’anno precedente alla fase matura di La Niña (indicato come -1) a maggio dell’anno della fase matura (indicato come 0), con dati raccolti dal 1900. Ogni colore nel grafico rappresenta una specifica combinazione di La Niña e PDO:

• Linea rossa (CP-/PDO-): Questa linea traccia l’evoluzione dell’indice NAO durante gli anni con La Niña nel Pacifico Centrale (CP) coincidente con una fase negativa del PDO. Gli anni inclusi in questa categoria sono specificati nella descrizione della figura.
• Linea blu (EP-/PDO-): Indica l’evoluzione dell’indice NAO per gli anni con La Niña nell’Est del Pacifico (EP), anch’essi in concomitanza con una fase negativa del PDO. Questo gruppo comprende un set diverso di anni rispetto alla configurazione CP.
• Linea nera (EP-/PDO+): Mostra l’evoluzione dell’indice NAO per gli anni in cui si è verificata La Niña nell’Est del Pacifico (EP), ma in coincidenza con una fase positiva del PDO. Anche qui, gli anni specifici differiscono dalle altre configurazioni.

I punti pieni lungo ciascuna linea indicano i mesi in cui i valori dell’indice NAO sono statisticamente significativi con un livello di confidenza del 90%, suggerendo che le variazioni osservate non sono casuali ma rappresentano cambiamenti significativi dell’indice NAO correlati a specifiche configurazioni di La Niña e PDO.

Questo grafico è fondamentale per capire come l’indice NAO, un importante indicatore climatico per l’Atlantico Nord e l’Europa, vari in risposta a differenti configurazioni di La Niña e fasi del PDO, offrendo intuizioni preziose sull’interazione tra questi fenomeni climatici su larga scala.

4. Discussione e sintesi Studi precedenti hanno evidenziato risposte contrapposte dell’NAO a diversi tipi di La Niña (Zhang et al. 2015), attribuendo le diverse anomalie atmosferiche ai distinti modelli di raffreddamento delle SST osservati negli esperimenti di modellazione. Il nostro studio, basato sui dati di rianalisi, amplia queste osservazioni considerando le influenze combinate del PDO e di due tipi di La Niña sull’NAO, evidenziando i processi fisici potenzialmente responsabili delle varie anomalie dell’NAO, in particolare durante la combinazione di un PDO negativo e La Niña.

Durante l’inverno CP- / PDO-, un segnale simile a quello dell’NAO+ con alta pressione anomala (bassa) a sud (nord) del 55°8’N domina le anomalie climatiche di JFM(0) nel settore NA/E. Questo segnale è accompagnato da un riscaldamento della SAT che si estende su tutta l’Europa, ad eccezione della parte orientale, e una struttura dipolare nelle anomalie di precipitazione, con piogge eccessive (scarse) nell’Europa settentrionale (meridionale). Per esplorare i meccanismi alla base di questa risposta simile all’NAO, abbiamo analizzato il flusso di attività delle onde orizzontali, la funzione di corrente anomala, il flusso EP esteso e l’attività anomala delle tracce delle tempeste in JFM(0) usando i dati di rianalisi del periodo 1950-2012. Una perturbazione anticiclonica significativa, situata nel centro del Pacifico Nord, si propaga inizialmente verso nord-est fino al Canada occidentale e poi si dirige a sud-est, formando un treno d’onde negativo simile al PNA con un’anomalia di alta pressione sul sud-est degli Stati Uniti. L’anomalia positiva dell’altezza geopotenziale non solo intensifica la baroclinicità all’entrata della traccia delle tempeste nella media latitudine dell’Atlantico Nord, ma facilita anche l’amplificazione della divergenza del flusso EP con l’avvezione di vorticità ciclonica a nord e vorticità anticiclonica a sud.

Successivamente, a causa degli effetti dell’interazione locale tra eddies transitori e il flusso a bassa frequenza, l’anticiclone anomalo si sviluppa costantemente più a valle sull’Atlantico Nord. A nord di esso, si stabilisce gradualmente un’anomalia ciclonica anomala sopra la Groenlandia meridionale. Entrambi i centri di anomalia costituiscono insieme un modello di anomalia della circolazione atmosferica simile a un NAO+. Per l’inverno EP- / PDO-, una perturbazione anticiclonica più debole nel Pacifico Nord si sposta verso nord e si propaga più a nord-est verso la Groenlandia meridionale, formando un treno d’onde molto diverso dalla struttura PNA negativa convenzionale. L’anticiclone anomalo sulla Groenlandia meridionale contribuisce allo sviluppo e al mantenimento di un segnale NAO- attraverso l’interazione locale tra eddy sinottico e flusso medio e il trasporto di vorticità associato, provocando un raffreddamento della SAT sull’Europa e meno (più) piogge nella parte settentrionale (meridionale). È importante notare che abbiamo esaminato ogni singolo caso per l’inverno EP- / PDO- e trovato una struttura di treno d’onde zonale analoga così come interazione locale tra eddy e flusso medio negli extratropici per tutti e tre gli eventi (non mostrati).

Di conseguenza, i treni d’onde che emanano dalla perturbazione anticiclonica sul Pacifico Nord e i processi interattivi tra eddy sinottico e flusso medio svolgono un ruolo essenziale nella formazione e nel mantenimento delle risposte atmosferiche simili a NAO per i due tipi di La Niña quando si combinano con la fase negativa del PDO.

Le varianti CP (Central Pacific) ed EP (Eastern Pacific) di La Niña presentano strutture diverse dei treni d’onde di Rossby troposferici, come mostrato rispettivamente nelle figure 12a e 12c, generando segnali NAO contrapposti. Per La Niña CP, significative anomalie negative dell’altezza geopotenziale si estendono dal Pacifico centrale verso l’America, con due centri simmetrici situati intorno a 140°W che straddlano l’equatore (Fig. 12a). A nord, si forma una perturbazione anticiclonica anomala sull’estremo Nord Pacifico che poi si propaga nel sud-est degli Stati Uniti, configurandosi come un treno d’onde simile al PNA- (vedi Fig. 7a e 12a). Per La Niña EP, si osservano significative anomalie negative dell’altezza geopotenziale che coprono l’intero ambito tropicale eccetto il Pacifico orientale (Fig. 12c). A nord delle anomalie di bassa pressione, un anticiclone anomalo, spostato più a nord-ovest rispetto a quello associato a La Niña CP, si estende attraverso il Nord Pacifico e poi si propaga zonalmente verso est fino alla Groenlandia (vedi Fig. 8a e 12c). È fondamentale sottolineare che il treno d’onde zonale e i relativi centri di anomalie dell’altezza geopotenziale, specialmente quelli situati nel Nord Pacifico, sono molto più forti e prominenti in D(21)JF(0) (non mostrato). Graf e Zanchettin (2012) hanno indicato che i due tipi di El Niño si distinguono per la diversa localizzazione del riscaldamento convettivo anomalo lungo il Pacifico equatoriale rispetto al getto subtropicale (STJ), influenzando l’ampiezza della perturbazione atmosferica e il percorso di propagazione. Questo potrebbe spiegare i differenti treni d’onde di Rossby e le risposte climatiche osservate. Possiamo ipotizzare che lo stesso si applichi ai due tipi di La Niña, a causa delle differenze nella localizzazione e intensità delle precipitazioni anomale (Fig. 12b,d) in risposta ai diversi tipi di anomalie delle SST, nonché ai corrispondenti venti zonali occidentali superiori troposferici sopra gli oceani dell’emisfero settentrionale.

Durante l’inverno CP- / PDO- ed EP- / PDO-, si verificano rispettivamente una circolazione anomala di Walker a due celle e a cella singola, a causa dei diversi pattern di anomalie delle SST. Questi possono contribuire al mantenimento dei segnali NAO attraverso la modifica del flusso non rotazionale e della circolazione di Hadley locale. Tuttavia, data la ridotta dimensione del campione, specialmente per l’inverno EP- / PDO-, è necessaria un’ulteriore verifica di questi risultati e ipotesi attraverso esperimenti numerici. López-Parages e collaboratori (2015, 2016) hanno realizzato una serie di esperimenti parzialmente accoppiati, impiegando diversi modelli di anomalie delle SST combinati con vari stati medi delle SST nei tropici del Pacifico e dell’Atlantico, utilizzando un modello globale di circolazione atmosferica generale. I risultati hanno mostrato che la teleconnessione tra i due tipi di ENSO e il clima NA/E su scale interannuali potrebbe essere influenzata dai cambiamenti multidecadali delle SST. Nei futuri studi, sarà condotta un’analisi numerica per esplorare il ruolo combinato del PDO negativo e dei due tipi di La Niña.

Per l’inverno EP- / PDO+, si osserva un segnale NAO negativo, con un’anomalia anticiclonica significativa che predomina sull’Europa, portando a un inverno più freddo e a condizioni più secche (o più umide) nelle parti occidentale e settentrionale (o meridionale). Tuttavia, sembra non esserci una connessione con l’anomalia delle SST nel Pacifico tropicale, in quanto non si origina alcun treno d’onde evidente dal Nord Pacifico che si propaga nel settore NA/E. La formazione dell’anticiclone anomalo sull’Europa rimane incerta e potrebbe essere influenzata da altri fattori.

Il vortice polare stratosferico è un fattore chiave durante l’inverno per influenzare le anomalie atmosferiche troposferiche sull’emisfero settentrionale attraverso effetti barotropici e l’interazione tra eddy transitori e flusso medio (Perlwitz e Graf 1995; Graf et al. 2014). In due dei tre inverni EP- / PDO+, si osserva un vortice polare debole, che causa la predominanza di un’anomalia anticiclonica che domina la variabilità climatica europea. L’inverno 1995/96 è l’unico caso di EP- / PDO+ accompagnato da un forte vortice polare stratosferico. Tuttavia, in contrasto con le aspettative di studi precedenti che prevederebbero un NAO positivo per inverni con un forte vortice polare, è stato rilevato un segnale NAO negativo che potrebbe essere influenzato da variabilità interna o altre forzature esterne. Per gli inverni CP- / PDO-, la posizione della risposta simile a un NAO positivo sarà modulata dalla forza del vortice polare con una struttura a doppio polo meridionale sull’Atlantico Nord centrale quando il vortice è più forte, sull’Atlantico Nord orientale quando è più debole, e sull’Atlantico Nord occidentale quando è normale. Per l’inverno EP- / PDO-, i diversi stati del vortice polare hanno un impatto limitato sul modello NAO negativo nella troposfera. Sebbene la forza del vortice polare possa modulare la risposta troposferica nel settore NA/E alle due tipologie di La Niña in congiunzione con la fase PDO negativa, il segnale NAO rimane stabile e robusto, indicando il ruolo predominante della convezione anomala sul Pacifico tropicale.

È rilevante notare che un basso livello di ghiaccio marino artico durante l’estate (Cohen et al. 2013; Jaiser et al. 2013), insieme a un’estesa copertura nevosa in Siberia in ottobre (Cohen et al. 2007, 2013), possono innescare un vortice polare stratosferico più debole nei mesi invernali successivi. Questo effetto è mediato dall’aumento dell’attività delle onde planetarie e dalla loro interazione con i processi baroclinici (Jaiser et al. 2013). Il segnale stratosferico si propaga quindi verso il basso nella troposfera, causando anomalie delle onde che si riflettono su un modello simile a un NAO negativo. Inoltre, durante i periodi di forte vortice polare stratosferico, emerge un modello di correlazione tripolare tra l’anomalia delle SST dell’Atlantico Nord e la variabilità troposferica (Graf e Walter 2005), suggerendo che un modello di anomalia delle SST tripolare contribuisce alla formazione di una risposta simile al NAO. Questo avviene attraverso l’interazione tra il flusso anomalo indotto dal riscaldamento, la posizione della regione di massima baroclinicità e il tasso di crescita di Eady, e il percorso delle tempeste atlantiche (Peng et al. 2003).

Per confermare la robustezza delle conclusioni, sono stati selezionati e analizzati ulteriori inverni La Niña utilizzando estesi dataset disponibili a partire dal 1900. In questo modo, sono state rilevate anomalie atmosferiche e climatiche simili nel settore NA/E, con alcune lievi differenze nell’intensità di parametri come la pressione a livello del mare (SLP), il vento superficiale, l’altezza geopotenziale a 250-hPa, il vento zonale a 250-hPa, la temperatura alla superficie (SAT) e le precipitazioni. In combinazione con la fase negativa del PDO, La Niña di tipo CP evidenzia una risposta simile a un NAO positivo notevolmente più forte, mentre La Niña di tipo EP mostra una risposta simile a un NAO negativo leggermente più debole. Durante l’inverno EP- / PDO+, l’anticiclone anomalo che domina l’Europa risulta essere più debole, causando anomalie ridotte di SAT e precipitazioni. I risultati, basati su serie temporali più brevi ma più complete e affidabili, trovano conferma nei dati a lungo termine.

Nel nostro studio, proponiamo che, in congiunzione con la fase negativa del PDO, La Niña CP favorisca l’emergenza di anomalie di circolazione atmosferica simili a un NAO positivo, mentre La Niña EP influenzi le anomalie NAO di segno opposto. I nostri risultati possono contribuire a migliorare l’accuratezza delle previsioni stagionali relative a SAT e anomalie di precipitazioni in Europa verso la fine dell’inverno. Inoltre, è necessario prendere in considerazione gli effetti modulatori dello stato di fondo sulla propagazione delle onde planetarie nelle previsioni stagionali. Graf e Zanchettin (2012) hanno sottolineato l’importanza indispensabile del getto zonale subtropicale (STJ) e della sua forza, posizione ed estensione, poiché solo un getto zonale forte può fungere da guida d’onda zonale. La posizione geografica relativa tra lo STJ e il percorso meridionale delle onde di Rossby è cruciale, dato che le onde possono essere intrappolate solo se attraversano il getto. Sarà quindi di grande interesse investigare come le modifiche allo stato di fondo possano modulare le anomalie climatiche. Questo può essere realizzato attraverso una serie di esperimenti di sensibilità, con venti zonali di fondo e riscaldamento diabatico o modelli di anomalie delle SST impostati come forzature esterne.

La figura A4 illustra le anomalie della pressione al livello del suolo (SLP) e dei campi del vento superficiale per diversi inverni, distinti in base alla presenza di La Niña Central Pacific (CP) e Eastern Pacific (EP) in combinazione con diverse fasi del Pacific Decadal Oscillation (PDO).

1. Pannelli (a), (c), (e): Questi pannelli mostrano:
   • (a) Anomalie per gli inverni CP- / PDO-,
   • (c) Anomalie per gli inverni EP- / PDO-,
   • (e) Anomalie per gli inverni EP- / PDO+. Ogni pannello presenta i contorni della pressione al livello del suolo (intervalli di 2 hPa) e i vettori che rappresentano i venti superficiali (unità in metri al secondo).
2. Pannelli (b), (d), (f): Forniscono informazioni simili ai pannelli (a), (c), (e) ma per l’altezza geopotenziale a 250 hPa:
   • (b) Correlato agli inverni mostrati in (a),
   • (d) Correlato agli inverni mostrati in (c),
   • (f) Correlato agli inverni mostrati in (e). I contorni hanno intervalli di 30 m.

Le aree ombreggiate nei contorni indicano le regioni dove le anomalie sono statisticamente significative al 90% di livello di confidenza. I vettori rappresentano esclusivamente le componenti delle anomalie del vento che superano questo livello di confidenza.

Implicazioni della Figura

• Le mappe sono cruciali per identificare come specifici inverni influenzati da La Niña e varie fasi del PDO impattino su pressione e circolazione del vento a livello emisferico.
• Questa analisi visiva aiuta a correlare le variazioni oceaniche e atmosferiche a scale climatiche più ampie e a comprendere il loro impatto sui modelli climatici locali e regionali, come le variazioni nelle temperature e nelle precipitazioni.

Questo tipo di visualizzazione fornisce agli scienziati degli strumenti essenziali per approfondire la comprensione delle interazioni tra i fenomeni oceanici e atmosferici e per prevedere i loro effetti sui cambiamenti climatici globali e regionali.

La figura A5 rappresenta le anomalie del vento zonale a 250 hPa durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM), classificate in base alla combinazione di eventi La Niña Central Pacific (CP) e Eastern Pacific (EP) con le fasi del Pacific Decadal Oscillation (PDO). Le anomalie sono divise in tre gruppi:

1. Pannello (a) – CP- / PDO-: Mostra le anomalie per gli anni in cui si sono verificate le condizioni di La Niña CP con una fase negativa del PDO. Gli anni specifici sono elencati.
2. Pannello (b) – EP- / PDO-: Presenta gli anni di La Niña EP durante la fase negativa del PDO, dettagliando gli specifici anni di occorrenza.
3. Pannello (c) – EP- / PDO+: Illustra le anomalie per gli anni in cui La Niña EP è coincisa con una fase positiva del PDO. Gli anni sono specificati.

Dettagli Visuali della Mappa

• Ombreggiature: Indicano le anomalie del vento zonale, misurate in metri al secondo (m/s). I colori variano dal blu (indicante valori negativi e una diminuzione della velocità del vento rispetto alla norma) al rosso (valori positivi, che indicano un aumento).
• Punti nelle aree ombreggiate: Segnalano le regioni dove le anomalie sono statisticamente significative al 90% di livello di confidenza.
• Contorni: Rappresentano i campi di vento di fondo con intervalli specificati di 20, 30 e 40 m/s, fornendo un contesto essenziale per la forza e la direzione tipica del vento in condizioni non anomale.

Implicazioni Scientifiche

Questa figura è cruciale per visualizzare come le diverse configurazioni di La Niña e le fasi del PDO influenzino il comportamento del vento zonale ad alta quota nell’emisfero settentrionale. Queste osservazioni sono fondamentali per comprendere le variazioni atmosferiche a grande scala e possono offrire insight utili per la previsione di fenomeni meteorologici correlati, quali variazioni nelle precipitazioni e nelle temperature, legate ai cambiamenti nella dinamica dei venti.

La figura A6 rappresenta le anomalie di temperatura dell’aria al suolo e di precipitazione durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM), classificate in base alla presenza di eventi La Niña Central Pacific (CP) e Eastern Pacific (EP) in combinazione con le fasi del Pacific Decadal Oscillation (PDO).

Dettagli dei Pannelli:

• Pannelli (a), (c), (e) – Anomalie di Temperatura dell’Aria al Suolo (TEM):
  • (a) CP- / PDO-: Mostra le anomalie di temperatura per gli anni in cui si sono verificate le condizioni di La Niña CP durante una fase negativa del PDO.
  • (c) EP- / PDO-: Illustra le anomalie di temperatura per gli anni in cui si è verificata La Niña EP durante una fase negativa del PDO.
  • (e) EP- / PDO+: Presenta le anomalie di temperatura per gli anni in cui La Niña EP si è verificata durante una fase positiva del PDO.
• Pannelli (b), (d), (f) – Anomalie di Precipitazione (PRE):
  • (b) Corrisponde al pannello (a) e mostra le anomalie di precipitazione per gli anni CP- / PDO-.
  • (d) Corrisponde al pannello (c) e mostra le anomalie di precipitazione per gli anni EP- / PDO-.
  • (f) Corrisponde al pannello (e) e mostra le anomalie di precipitazione per gli anni EP- / PDO+.

Caratteristiche Visive:

• Ombreggiature: Indicano l’intensità delle anomalie. I colori variano dal blu (valori inferiori alla media) al rosso (valori superiori alla media) per le temperature, e dal blu al giallo/arancione per indicare variazioni nelle precipitazioni rispetto alla media.
• Punti: Segnalano aree dove le anomalie sono statisticamente significative al 90% di livello di confidenza.

Implicazioni Scientifiche:

Queste mappe sono essenziali per visualizzare come le diverse configurazioni di La Niña e le fasi del PDO influenzino significativamente il clima su larga scala, in particolare le temperature e le precipitazioni durante i mesi invernali. Questa informazione è vitale per migliorare la comprensione dei pattern climatici regionali e per le previsioni stagionali, offrendo dati cruciali per la pianificazione e la risposta ai cambiamenti climatici.

La figura A7 illustra le anomalie di altezza geopotenziale a 250 hPa e di precipitazione durante i mesi di gennaio, febbraio e marzo (JFM), categorizzate secondo la presenza di eventi La Niña Central Pacific (CP) e Eastern Pacific (EP) in combinazione con le fasi del Pacific Decadal Oscillation (PDO).

Dettagli dei Pannelli:

• Pannelli (a), (c), (e) – Anomalie di Altezza Geopotenziale a 250 hPa (HGTA):
  • (a) CP- / PDO-: Presenta le anomalie di altezza geopotenziale per gli anni caratterizzati da La Niña CP durante una fase negativa del PDO.
  • (c) EP- / PDO-: Mostra le anomalie di altezza geopotenziale per gli anni con La Niña EP durante una fase negativa del PDO.
  • (e) EP- / PDO+: Illustra le anomalie di altezza geopotenziale per gli anni con La Niña EP durante una fase positiva del PDO.
• Pannelli (b), (d), (f) – Anomalie di Precipitazione (PRE):
  • (b) Corrisponde al pannello (a), mostrando le anomalie di precipitazione per gli anni CP- / PDO-.
  • (d) Corrisponde al pannello (c), mostrando le anomalie di precipitazione per gli anni EP- / PDO-.
  • (f) Corrisponde al pannello (e), mostrando le anomalie di precipitazione per gli anni EP- / PDO+.

Caratteristiche Visive:

• Ombreggiature nelle mappe di altezza geopotenziale: Indicano l’intensità delle anomalie, con una gamma di colori dal blu (valori inferiori alla norma) al rosso (valori superiori alla norma).
• Ombreggiature nelle mappe di precipitazione: Rappresentano variazioni nelle precipitazioni rispetto alla media, con colorazioni che vanno dal blu (inferiore alla media) al giallo/arancione (superiore alla media).
• Puntini nelle aree ombreggiate: Segnalano aree dove le anomalie sono statisticamente significative al 90% di livello di confidenza.

Implicazioni Scientifiche:

Queste visualizzazioni sono fondamentali per osservare come specifiche configurazioni di La Niña e le fasi del PDO influenzino in modo significativo la struttura atmosferica e la distribuzione delle precipitazioni durante i mesi invernali. Le mappe forniscono dati essenziali per analizzare le variazioni atmosferiche a grande scala, contribuendo alla comprensione e previsione dei cambiamenti climatici regionali e globali legati a questi fenomeni.

https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/30/9/jcli-d-16-0376.1.xml