Impatto dell’Oscillazione Meridionale El Niño sull’Atlantico Nord nei Mesi Invernali
L’oscillazione meridionale El Niño influisce significativamente sulla pressione media del livello del mare (MSLP) dell’Atlantico Nord nei mesi di gennaio-febbraio, un fattore cruciale per la previsione del clima medio nel Regno Unito e nel Nord Europa durante questo periodo. Utilizzando le simulazioni del sistema di previsione decennale del Met Office, questo studio indaga l’impatto di forti eventi negativi (La Niña), che non sono ancora stati osservati in natura. È emerso che gli eventi estremi, sia positivi (El Niño) che negativi (La Niña), hanno un impatto asimmetrico sull’Atlantico Nord.
Questo documento esplora le cause di questa asimmetria. L’oscillazione meridionale El Niño modifica l’Atlantico Nord attraverso due principali vie di trasmissione: una attraverso l’Atlantico tropicale nella bassa atmosfera (troposfera) e l’altra attraverso la media atmosfera (stratosfera) nelle latitudini polari. Si è riscontrato che il percorso troposferico predomina negli eventi El Niño, provocando una risposta ondulatoria nella MSLP dell’Atlantico Nord, caratterizzata da una pressione alta a ovest del Regno Unito. Al contrario, il percorso stratosferico è predominante negli eventi La Niña, risultando in un diverso modello di MSLP, con una pressione alta sulle Azzorre e bassa pressione sull’Islanda. Di conseguenza, in caso di un evento La Niña particolarmente intenso, il Regno Unito e il Nord Europa potrebbero affrontare un inverno estremamente piovoso.
1. Introduzione
L’impatto dell’oscillazione meridionale El Niño (ENSO) sulla pressione media del livello del mare (MSLP) dell’Atlantico Nord durante l’inverno è cruciale per la previsione stagionale del clima europeo invernale. Studi precedenti hanno evidenziato percorsi stratosferici e troposferici per questa teleconnessione. Per gli eventi El Niño, il percorso stratosferico comporta un’intensificazione e uno spostamento verso est del minimo delle Aleutine, influenzando l’incremento del flusso di onde planetarie verso la stratosfera, il che porta a una forza del vortice polare stratosferico inferiore alla media nel periodo dicembre-gennaio-febbraio (DJF) e alla proiezione verso il basso di questa condizione su un’oscillazione nord-atlantica (NAO) negativa. I percorsi troposferici includono l’eccitazione di treni di onde di Rossby nel Pacifico Nord che attraversano il Nord America e l’Atlantico tropicale, propagandosi poi verso nord e est influenzando l’Atlantico Nord. Un elemento altamente correlato e significativo è la fonte di onde di Rossby (RWS) nella regione caraibica.L’impatto combinato dell’ENSO sui mesi di gennaio-febbraio (definiti come “fine inverno”; Ayarzagüena et al., 2018; Toniazzo & Scaife, 2006) sull’MSLP dell’Atlantico Nord risulta in una NAO negativa anomala per eventi di El Niño moderati (definiti da un’intensità dell’indice Niño 3.4 tra 0,8 K e 2 K; vedi sezione 2), che generalmente porta a condizioni fredde e secche nel nord-ovest dell’Europa. Interessante notare che, per eventi di El Niño forti (indice Niño 3.4 superiore a 2 K; vedi sezione 2), Toniazzo e Scaife (2006) hanno osservato che la risposta assume una forma più ondulatoria e meno zonale, risultando in una pressione alta anomala centrata ad ovest del Regno Unito, che porta condizioni calde e umide (Brönnimann, 2007). Toniazzo e Scaife (2006) hanno cercato di spiegare questa risposta ondulatoria agli eventi di El Niño forti attraverso la propagazione delle onde di Rossby dall’Atlantico tropicale, supportata successivamente dall’osservazione di una risposta simile durante l’evento di El Niño forte del 2015/16 (Scaife, Comer, Dunstone, Fereday, et al., 2017). Tale risposta ondulatoria si verifica nei mesi di gennaio-febbraio durante gli inverni di El Niño quando la stratosfera media di DJF è relativamente inattiva (Ineson & Scaife, 2009) ed è quindi attribuita al percorso troposferico.
Il presente studio prende in considerazione questi percorsi e analizza la risposta della MSLP dell’Atlantico Nord in gennaio-febbraio a seguito di eventi La Niña, oltre agli eventi El Niño. La risposta agli eventi La Niña osservati è una NAO positiva anomala, opposta a quella per gli eventi El Niño moderati (Iza et al., 2016). Finora non sono stati osservati eventi La Niña forti, riflettendo l’asimmetria tra le ampiezze di El Niño e La Niña (An & Jin, 2004), sebbene siano possibili futuri eventi La Niña forti. Al contrario, gli insiemi del Met Office Decadal Prediction System versione 3 simulano una risposta SST del Pacifico tropicale abbastanza simmetrica all’ENSO. Questo offre l’opportunità di esplorare quale potrebbe essere la risposta della MSLP dell’Atlantico Nord a un evento La Niña forte, qualora dovesse verificarsi. La simulazione di numerosi eventi La Niña forti suggerisce un errore di modello (possibilmente dovuto all’inizializzazione del modello, ma sicuramente comune anche nei modelli liberi; Hermanson et al., 2018; Zhang & Sun, 2014), ma può essere sfruttata per esaminare la risposta dinamica a tali eventi. Analizziamo se la risposta della MSLP dell’Atlantico Nord agli eventi La Niña forti sia anch’essa opposta a quella per gli eventi El Niño forti e discutiamo i meccanismi della risposta.
2. Definizioni e Descrizione dei Set di Dati e del Modello
Per definire gli eventi di El Niño e La Niña moderati e forti, utilizziamo l’indice medio di DJF Niño 3.4, definito come la media delle temperature della superficie del mare (SST) nell’area tra 5°S e 5°N e tra 190°E e 240°E (Trenberth, 1997), con la media temporale rimossa. Gli eventi di El Niño/La Niña moderati sono quelli in cui il valore assoluto dell’indice Niño 3.4 si situa tra 0,8 K e 2,0 K, mentre gli eventi forti sono quelli in cui tale indice supera i 2,0 K. Gli anni con magnitudine inferiore a 0,8 K sono considerati neutrali.
La RWS (James, 1994; Sardeshmukh & Hoskins, 1988) è calcolata a partire dalla componente divergente dei venti zonali e meridionali a 250 hPa. Questa misura mostra le regioni dove viene generata la vorticità, e quindi le onde di Rossby, che successivamente tendono a propagarsi verso il polo e verso est.
La forza del vortice polare stratosferico è definita come la forza del vento zonale medio zonale a 10 hPa e 60°N (Butler et al., 2015; Charlton & Polvani, 2007). I seguenti set di dati osservativi e di ri-analisi sono utilizzati:
- SST, utilizzato per definire l’indice Niño 3.4—il set di dati sul ghiaccio marino e la temperatura superficiale del mare del Hadley Centre (HadISST; Rayner et al., 2003)
- MSLP—il set di dati HadSLP2r regolato in base alla varianza, un aggiornamento quasi in tempo reale del set di dati sulla pressione atmosferica a livello del mare del Hadley Centre (HadSLP2; Allan & Ansell, 2006),
- Venti zonali e meridionali a 250 hPa, utilizzati per calcolare la RWS—la Rianalisi Giapponese di 55 anni (JRA-55; Harada et al., 2016; Kobayashi et al., 2015),
- Vento zonale a 10 hPa, utilizzato per calcolare la forza del vortice polare stratosferico—JRA-55. Per brevità nel resto del documento, le diagnostica sia dalle osservazioni che dalle ri-analisi sono indicate come la “risposta osservata“.
Le simulazioni provengono dal Sistema di Previsione Decennale del Met Office versione 3 (DePreSys3, DP3), configurato come descritto in Dunstone et al. (2016). Il modello climatico sottostante utilizzato da DP3 è la configurazione Met Office Unified Model Global Atmosphere 6.0 (MetUM GA6.0) accoppiato con il modello di superficie terrestre Joint U.K. Land Environment Simulator (JULES), il modello oceanico Nucleus for European Modelling of the Ocean (NEMO), e il modello di ghiaccio marino di Los Alamos (CICE), come descritto in Williams et al. (2015). La risoluzione orizzontale del modello di atmosfera e superficie terrestre è N216 (circa 60 km nelle medie latitudini), e la risoluzione orizzontale del modello di oceano e ghiaccio marino è 0,25°. È utilizzato un insieme di previsione retrospettiva di 40 membri, con membri inizializzati il 1° novembre di ogni anno dal 1959 al 2015, e sono analizzati i dati medi mensili per DJF dell’anno 1 (mesi 2–4). Nei dati seguenti, in tutte le figure sono per il periodo 1959–2016, ad eccezione delle Figure 1b e 1c. In questo caso gli anni 1870–2016 sono utilizzati per massimizzare il numero di anni osservati disponibili (la risposta osservata utilizzando gli anni 1959–2016 è simile).
Figura 1: Osservazioni e Simulazioni degli Eventi ENSO e le loro Teleconnessioni Atlantiche
(a) Indice Niño 3.4 di Dicembre-Gennaio-Febbraio (DJF)
- Osservazioni (HadISST): La linea nera rappresenta l’indice Niño 3.4 basato sul set di dati HadISST.
- Simulazioni (DP3): La linea rossa mostra la media dell’ensemble annuale delle simulazioni DP3, mentre la busta rosa indica l’intervallo dei valori dell’indice Niño 3.4 per tutti i membri dell’ensemble.
- Soglia per Eventi Forti: Le linee tratteggiate orizzontali a ±2 K definiscono la soglia al di sopra della quale gli eventi sono considerati forti.
(b) e (d) Compositi di Pressione Media del Livello del Mare (MSLP) per Forti Eventi El Niño
- (b): Compositi della MSLP di Gennaio-Febbraio (JF) nell’Atlantico Nord per forti eventi El Niño utilizzando i dati osservativi (HadSLP2r), basati su 146 inverni dal dicembre 1870 al febbraio 2016.
- (d): Compositi simili basati sulle simulazioni DP3, coprendo 57 inverni dal dicembre 1959 al febbraio 2016.
(c) e (e) Compositi di Pressione Media del Livello del Mare (MSLP) per Forti Eventi La Niña
- (c): Rappresenta la MSLP di JF nell’Atlantico Nord per forti eventi La Niña basata su dati osservativi (HadSLP2r). Nessun forte evento La Niña osservato fino ad ora.
- (e): Mostra i compositi basati sulle simulazioni DP3 per forti eventi La Niña.
Questa figura fornisce un confronto diretto tra le osservazioni storiche e le simulazioni per mostrare come gli eventi ENSO influenzino la pressione atmosferica nell’Atlantico Nord. Le simulazioni aiutano a comprendere potenziali risposte climatiche a eventi estremi di La Niña non ancora osservati, utilizzando la modellazione per prevedere gli impatti possibili.
3. Risultati
3.1 Risposta dell’Atlantico Nord agli Eventi ENSO Forti
La Figura 1a mostra l’indice Niño 3.4 di DJF per il set di dati osservativi HadISST e le integrazioni DP3 per l’intero periodo di previsione retrospettiva (1959–2016). Mentre sono stati osservati tre eventi di El Niño forti (nell’inverno 1982/1983, 1997/1998 e 2015/2016) e nessun evento di La Niña forte nel periodo considerato, ci sono 4 anni in cui diversi membri dell’ensemble DP3 simulano eventi di El Niño forti e 7 anni in cui eventi di La Niña forti sono simulati da alcuni membri. Il fatto che ogni anno vengano eseguiti 40 membri dell’ensemble porta a un totale di 153 eventi di El Niño forti simulati e 169 eventi di La Niña forti. Di conseguenza, è possibile formare composti statisticamente robusti della risposta della MSLP dell’Atlantico Nord di gennaio-febbraio per ciascun caso.
Le medie di gennaio-febbraio sono utilizzate per incorporare un ritardo rispetto all’indice standard di Niño 3.4 di DJF, assumendo una risposta di circa due settimane tramite percorsi stratosferici (Baldwin & Dunkerton, 2001) o troposferici (Scaife, Comer, Dunstone, Knight, et al., 2017). Questo permette anche un confronto diretto con il periodo di fine inverno documentato in Toniazzo e Scaife (2006) e Ayarzagüena et al. (2018). Ci concentriamo sul spiegare questa risposta di gennaio-febbraio nella MSLP dell’Atlantico Nord nel corso del documento. La risposta della MSLP dell’Atlantico Nord all’inizio dell’inverno (novembre-dicembre) è molto diversa poiché il percorso stratosferico è inattivo durante quel periodo (Ayarzagüena et al., 2018). Così, la risposta della MSLP dell’Atlantico Nord all’ENSO cambia nel corso dell’inverno. La risposta a tutti gli eventi di El Niño e La Niña in gennaio-febbraio nel DP3 è mostrata nelle Figure 1b e 1d di Ayarzagüena et al. (2018) come NAO negativa e positiva rispettivamente, coerentemente con la risposta osservata. Questo conferma che la risposta del modello all’ENSO è corretta nell’Atlantico, e per il resto del documento, ci concentriamo sugli eventi ENSO forti.La risposta ondulatoria osservata agli eventi di El Niño forti è mostrata nella Figura 1b e concorda con i risultati di Toniazzo e Scaife (2006). La risposta equivalente per DP3 è mostrata nella Figura 1d. Questa risposta è coerente con la risposta osservata, essendo di natura ondulatoria, con una inclinazione di fase che suggerisce la propagazione delle onde dal Caraibi/Atlantico tropicale verso il nord Europa, un’anomalia di alta pressione a ovest dell’Irlanda e un’anomalia di bassa pressione sopra la Scandinavia, molto diversa dalla risposta NAO agli eventi moderati (vedi Figura S1 nelle informazioni supplementari). Alcuni dettagli delle risposte osservate e simulate non sono identici, a causa della sostanziale variabilità della risposta della MSLP dell’Atlantico Nord agli eventi ENSO (Deser et al., 2017; Mathieu et al., 2004) e il fatto che ci sono solo tre eventi di El Niño forti osservati.
In contrasto, la risposta composita simulata agli eventi di La Niña forti (Figura 1e) è un NAO positivo fortemente anomalo. La risposta agli eventi di La Niña forti non è quindi l’opposto della risposta agli eventi di El Niño forti (Figura 1d) ed è semplicemente una forma più intensa della risposta agli eventi di La Niña moderati (Ayarzagüena et al., 2018). Pertanto, mentre la risposta della MSLP dell’Atlantico Nord agli eventi di El Niño e La Niña moderati è simmetrica (ovvero, NAO negativo e positivo, rispettivamente; Figura S1), la risposta agli eventi di El Niño e La Niña forti è chiaramente asimmetrica (ondulatoria per El Niño ma NAO per La Niña). Il resto del documento esamina le ragioni di questa asimmetria e suggerisce meccanismi attraverso i quali una risposta ondulatoria transatlantica segue gli eventi di El Niño forti, ma un NAO positivo segue gli eventi di La Niña forti.
3.2. Percorso Troposferico
Le Figure 2a e 2b mostrano la correlazione simulata e osservata della RWS anomala di DJF (sorgente di attività delle onde planetarie) con l’indice Niño 3.4 e sono in buon accordo tra loro — la risposta simulata è più levigata poiché è media su un numero sostanzialmente maggiore di eventi. Conforme agli studi esistenti menzionati nella sezione 1, le principali regioni di generazione della RWS (durante gli eventi sia di El Niño che di La Niña) sono i Caraibi e l’Atlantico tropicale. Esiste anche una regione di RWS negativa nel Pacifico settentrionale, ma l’entità della correlazione con questa regione è minore (con valori simulati della correlazione che raggiungono un picco di −0.67 nei Caraibi, 0.58 nell’Atlantico tropicale, e −0.39 nel Pacifico settentrionale). Pertanto, ora ci concentriamo sul percorso troposferico come definito sulla base della differenza nella RWS media per area nelle regioni dei Caraibi/Atlantico tropicale, mostrate dai rettangoli arancioni nelle Figure 2a e 2b.
Le Figure 2c e 2d mostrano la RWS media per area simulata e osservata sui Caraibi meno le regioni dell’Atlantico tropicale (utilizzata qui per definire l’entità della risposta all’ENSO tramite il percorso troposferico) per eventi di El Niño e La Niña forti e moderati. Sebbene non siano stati osservati eventi di La Niña forti (indice Niño 3.4 < −2.0 K), aggiungiamo un valore corrispondente agli eventi di La Niña più forti osservati (nell’inverno 1973/1974, 1988/1989 e 2007/2008), tutti con un indice Niño 3.4 < −1.7 K, per fornire un qualche confronto tra le relazioni modellate e osservate in questi grafici. È evidente che esiste una relazione lineare tra le magnitudini della RWS media per area e l’indice Niño 3.4, sia in DP3 che nelle osservazioni. Inoltre, la MSLP (in gennaio-febbraio) composta su valori bassi di RWS, e con l’impatto del percorso stratosferico rimosso usando la regressione lineare, mostra una risposta nell’Atlantico Nord simile a quella per gli eventi di El Niño forti (Figura 1d), e la composizione su valori alti di RWS mostra una risposta approssimativamente uguale e opposta (Figure 2e e 2f). Pertanto, la risposta della MSLP nell’Atlantico Nord alla RWS nei Caraibi/Atlantico tropicale è anch’essa simmetrica. In sintesi, la risposta tramite il percorso troposferico aumenta linearmente in magnitudine con quella dell’indice Niño 3.4 e simmetricamente sia per gli eventi di El Niño che di La Niña.
Figura 2: Correlazione delle Fonti di Onde di Rossby Troposferiche e Gli Eventi ENSO
Pannelli (a) e (b): Correlazione tra RWS di DJF e Indice Niño 3.4 di DJF
- (a) DP3: Il grafico visualizza la correlazione tra la RWS e l’indice Niño 3.4 nelle simulazioni DP3. A causa del grande numero di membri dell’ensemble, le correlazioni risultano essere significative quasi ovunque, quindi non è mostrata la stippling.
- (b) JRA55: Presenta la correlazione osservata utilizzando il dataset di reanalisi JRA55. Le aree dove le correlazioni sono statisticamente significative al 95% sono indicate con punteggiatura. Gli rettangoli arancioni identificano le aree specifiche nei Caraibi (260°E a 282°E, 14°N a 29°N) e nell’Atlantico tropicale (306°E a 335°E, 12°N a 19°N), che sono regioni chiave per la generazione di RWS.
Pannelli (c) e (d): Media della RWS nelle Regioni dei Caraibi Meno Atlantico Tropicale
- (c) DP3 e (d) JRA55: Mostrano la media della RWS per le regioni indicate per eventi di El Niño e La Niña, sia forti che moderati. I punti rossi rappresentano il valore medio, mentre le linee blu verticali indicano gli intervalli di confidenza al 95%. La croce rossa e la linea blu tratteggiata mostrano la risposta per gli eventi di La Niña “forti” (indice Niño 3.4 < -1.7 K), inclusa per confrontare i risultati osservati con quelli simulati (eventi con indice Niño 3.4 < -2.0 K). Le linee tratteggiate rappresentano un adattamento lineare ai dati.
Pannelli (e) e (f): Compositi di MSLP di JF Basati sulla RWS
- (e) RWS (terzile superiore) – RWS (terzile medio)
- (f) RWS (terzile inferiore) – RWS (terzile medio) Questi pannelli illustrano i compositi di MSLP per gennaio-febbraio basati su differenze di RWS tra i terzili. Si evidenzia come l’impatto del percorso stratosferico (misurato dalla magnitudine di U a 60°N, 10 hPa) sia stato rimosso usando la regressione lineare, mostrando risposte simili a quelle osservate per gli eventi di El Niño forti (Figura 1d) e risposte opposte per valori elevati di RWS (Figure 2e e 2f).
In sintesi, la Figura 2 dimostra un chiaro legame lineare tra la RWS nei Caraibi e nell’Atlantico tropicale e l’indice Niño 3.4, sottolineando come queste dinamiche influenzino la pressione atmosferica nell’Atlantico Nord durante i mesi invernali, influenzando così il clima globale.
Figura 3: Asimmetria nella Forza del Vortice Polare Stratosferico Rispetto agli Eventi ENSO
Pannelli (a) e (b): Media Mensile della Forza del Vortice Polare Stratosferico
- (a) DP3 e (b) JRA55: Questi pannelli mostrano la forza media anomala del vortice polare stratosferico (vento zonale medio zonale, U, a 60°N e 10 hPa) per eventi di El Niño e La Niña, sia forti che moderati, da novembre a febbraio.
- Le curve blu rappresentano gli eventi di El Niño moderati e forti.
- Le curve rosse indicano gli eventi di La Niña moderati e forti.
- L’ombreggiatura rosa nei pannelli indica gli intervalli di confidenza al 95% per gli eventi di El Niño forti, sottolineando le incertezze nella stima.
Pannelli (c) e (d): Media di DJF della Forza del Vortice per Tipi di Evento ENSO
- (c) DP3 e (d) JRA55: Questi grafici mostrano la forza del vortice durante il periodo DJF (dicembre-gennaio-febbraio) per gli eventi di El Niño e La Niña analizzati.
- Le linee tratteggiate rappresentano un adattamento quadratico ai dati, suggerendo una relazione non lineare tra l’indice Niño 3.4 e la forza del vortice, indicativo di una risposta complessa e variabile del vortice ai cambiamenti nei tropici.
Osservazioni Generali:
- La forza del vortice polare risponde in modo asimmetrico agli eventi di El Niño rispetto a La Niña, con una tendenza a un indebolimento più marcato durante gli eventi di El Niño forti.
- La risposta simulata del vortice, in termini di forza media, è generalmente più debole rispetto alla risposta osservata, una discrepanza attribuibile al “paradosso del segnale-rumore” come discusso da Scaife & Smith (2018), suggerendo che le simulazioni potrebbero non catturare completamente l’ampiezza della variazione naturale del vortice.
In sintesi, la Figura 3 dimostra chiaramente come la forza del vortice polare stratosferico varii in risposta agli eventi ENSO, con distinte differenze tra gli effetti degli eventi di El Niño e La Niña. Questi risultati enfatizzano l’importanza di considerare questi fenomeni nella comprensione delle dinamiche del clima globale, particolarmente in relazione alla variabilità stratosferica e alle sue conseguenze meteorologiche.
3.3. Percorso Stratosferico
Come dettagliato nella sezione 1, il percorso stratosferico per la teleconnessione ENSO con l’Atlantico Nord avviene tramite il minimo delle Aleutine e il vortice polare stratosferico e si proietta sull’NAO (Figura S2). Le Figure 3a e 3b mostrano l’evoluzione delle anomalie nella forza del vortice polare stratosferico durante l’inverno per eventi di El Niño/La Niña moderati e forti in DP3 e nelle osservazioni. Si osserva che il vortice polare è insolitamente forte in novembre (e dicembre) per entrambi gli eventi di El Niño e La Niña forti in DP3 (notato anche per El Niño da Matthias et al., 2016). L’Oscillazione Quasi-Biennale (Baldwin et al., 2001) può in parte spiegare questo, ma una spiegazione completa del perché il vortice polare di novembre è insolitamente forte per entrambi gli eventi di El Niño e La Niña forti è un argomento che meriterebbe ulteriori ricerche.
Climatologicamente, la forza del vortice polare stratosferico si riduce gradualmente (cioè, il vortice si riscalda) durante l’inverno. Nel caso di eventi di El Niño forti, ciò avviene insolitamente in fretta (Ayarzagüena et al., 2018; Calvo et al., 2009; Zhou et al., 2018), portando a un cambio anomalo della forza del vortice da positiva a negativa tra dicembre e gennaio in DP3. La risposta nelle osservazioni (Figura 3b) è incerta, poiché ci sono solo tre eventi di El Niño forti osservati, ma le risposte modellate e osservate sono statisticamente indistinguibili al livello di confidenza del 95%. Al contrario del rapido decadimento nella forza del vortice per gli eventi di El Niño forti, una minore attività delle onde planetarie significa che il vortice rimane insolitamente forte durante tutto l’inverno per gli eventi di La Niña forti (vedi Iza et al., 2016) ed è solo alla fine dell’inverno che si verifica una differenza significativa tra gli eventi di El Niño e La Niña forti nella stratosfera (Ayarzagüena et al., 2018).
Pertanto, in DP3 l’asimmetria nella risposta della forza del vortice stratosferico a El Niño/La Niña esiste solo in novembre-dicembre, e la risposta di gennaio-febbraio è simmetrica (Figura 3a). Questo sottolinea nuovamente che la risposta del vortice polare stratosferico all’inizio dell’inverno a El Niño (cioè un vortice insolitamente forte) è un’area che richiede ulteriori indagini. Le Figure 3a e 3b ribadiscono l’importanza del periodo dell’inverno su cui ci si concentra. Come già discusso, l’attenzione in questo studio è sulla media di DJF della forza delle vie di teleconnessione ENSO e l’impatto risultante sulla MSLP dell’Atlantico Nord in gennaio-febbraio. La combinazione di un vortice polare forte in novembre-dicembre sia per gli eventi di El Niño che di La Niña forti e una risposta simmetrica del vortice polare a El Niño/La Niña in gennaio-febbraio porta alle forze medie del vortice mostrate nelle Figure 3c e 3d.
4. Discussione
L’impatto della forza dei percorsi troposferico e stratosferico sulla risposta della MSLP dell’Atlantico Nord di gennaio-febbraio al fenomeno ENSO in DP3 è ora considerato, sia per eventi di El Niño che di La Niña forti. Come già discusso, la risposta ondulatoria nella MSLP dell’Atlantico Nord è attribuita al percorso troposferico (Ayarzagüena et al., 2018; Ineson & Scaife, 2009), e questo percorso è mostrato nelle Figure 2e e 2f come attivo sia per gli eventi di El Niño che di La Niña. Il vortice polare stratosferico è noto per proiettarsi sull’NAO (vedi la revisione di Kidston et al., 2015). Questo avviene tramite la propagazione verso il basso del Modo Annuale del Nord (Baldwin & Dunkerton, 2001; Christiansen, 2001) e quindi opera per forze del vortice anomalamente forti e deboli. Riassumendo le Figure 2 e 3 (pannelli c e d), argomentiamo che, per quanto riguarda la risposta della MSLP di gennaio-febbraio:
- Nel caso degli eventi di El Niño, un aumento delle dimensioni dell’evento — da moderato a forte — porta a un aumento della forza del percorso troposferico medio di DJF ma nessun aumento nella forza del percorso stratosferico medio di DJF. Questo ha come risultato che la risposta composita media della MSLP di gennaio-febbraio cambia da NAO negativo per un El Niño moderato a un’onda transatlantica per un El Niño forte.
- Per gli eventi di La Niña, invece, sia il percorso stratosferico che quello troposferico aumentano di forza con la dimensione dell’evento. Pertanto, la risposta della MSLP di gennaio-febbraio è un NAO positivo sia per La Niña moderata che forte e semplicemente si intensifica per eventi forti.
Argomentiamo ulteriormente che è il percorso stratosferico a giocare un ruolo chiave riguardo la natura asimmetrica della risposta della MSLP di gennaio-febbraio agli eventi ENSO forti (vedi anche Xie et al., 2018). Decomponendo la risposta media della MSLP di gennaio-febbraio mostrata nella Figura 1d, la Figura 4 mostra che una risposta ondulatoria della MSLP domina in gennaio e un NAO negativo domina in febbraio. Questo è coerente con la risposta media del vortice stratosferico di dicembre-gennaio agli eventi di El Niño forti essendo trascurabile, ma la risposta media di gennaio-febbraio essendo un vortice polare debolmente anomalo (Figura 3a). Pertanto, l’asimmetria nella risposta della MSLP dell’Atlantico Nord all’ENSO persiste solo fino a gennaio ed è dovuta al vortice polare stratosferico che è insolitamente forte in dicembre per gli eventi di El Niño forti. Le ragioni di questa risposta del vortice inizio inverno (novembre-dicembre) agli eventi di El Niño forti dovrebbero essere l’argomento di future ricerche.
5. Conclusioni
Gli eventi di La Niña forti non sono mai stati osservati. È quindi sconosciuto come essi potrebbero influenzare l’Atlantico Nord durante l’inverno. Il sistema di previsione decennale del Met Office (DP3) è stato utilizzato per investigare questo aspetto, in quanto simula eventi di La Niña forti, e grandi ensemble forniscono una stima robusta della risposta extratropicale. In particolare, la risposta nei mesi di gennaio-febbraio (il periodo di “tardo inverno” studiato da Ayarzagüena et al., 2018; Toniazzo & Scaife, 2006) è riportata in questo studio. Le teleconnessioni ENSO con l’Atlantico Nord avvengono tramite due percorsi, troposferico e stratosferico. Il percorso troposferico, definito qui dalla forza media di DJF della RWS nei Caraibi e nell’Atlantico tropicale, è trovato crescere linearmente di forza sia per gli eventi di El Niño che di La Niña in modo simmetrico. La risposta ondulatoria nella MSLP dell’Atlantico Nord è attribuita a questo percorso troposferico. Il percorso stratosferico, definito qui dalla forza media di DJF del vortice polare stratosferico, cresce in forza solo per gli eventi di La Niña ed è noto per proiettarsi sull’NAO. Concludiamo quindi che il percorso troposferico domina per gli eventi di El Niño forti portando alla risposta ondulatoria osservata nella MSLP dell’Atlantico Nord associata a questi. Tuttavia, per gli eventi di La Niña forti, il percorso stratosferico domina, portando a un NAO fortemente positivo. È il percorso stratosferico che gioca un ruolo chiave riguardo alla natura asimmetrica della risposta della MSLP dell’Atlantico Nord agli eventi ENSO forti. In particolare, le ragioni per cui si trova un vortice polare stratosferico insolitamente forte in novembre-dicembre durante gli eventi di El Niño forti sono un argomento chiave per future ricerche. In DP3, la natura asimmetrica di questa risposta della MSLP scompare entro febbraio-marzo, quindi è importante ricordare che l’impatto dell’ENSO sull’Atlantico Nord varia su una scala temporale mese per mese (Ayarzagüena et al., 2018). Inoltre, questo studio esplora la risposta media dell’ensemble nella MSLP dell’Atlantico Nord agli eventi ENSO, e vi è una significativa variabilità in questa risposta tra i singoli eventi. Tuttavia, se mai dovesse verificarsi un evento di La Niña forte in natura, il nord-ovest dell’Europa potrebbe sperimentare un flusso occidentale potenziato e piogge abbondanti durante quell’inverno, con un aumento del rischio di inondazioni.
Figura 4: MSLP Anomala Mensile nell’Atlantico Nord per Eventi di El Niño Forti
Panoramica Generale
Questa figura presenta due mappe, (a) e (b), che illustrano la pressione media del livello del mare (MSLP) anomala nell’Atlantico Nord per i mesi di gennaio e febbraio, rispettivamente, durante eventi di El Niño forti. Le mappe sono basate su dati raccolti durante 57 inverni dal dicembre 1959 al febbraio 2016, con un totale di 153 membri dell’ensemble che simulano eventi di El Niño forti.
Pannello (a) – Gennaio
- La mappa mostra una configurazione significativa di anomalie di pressione che includono un’intensa anomalia di alta pressione centrata a ovest delle Isole Britanniche e una bassa pressione estesa sulla Scandinavia e parte della Russia nord-occidentale. Questo schema implica una risposta ondulatoria che potrebbe portare a condizioni più calde e secche sulle Isole Britanniche e più fredde e tempestose verso la Scandinavia.
Pannello (b) – Febbraio
- In questo pannello, si osserva una leggera variazione nella disposizione delle anomalie di pressione rispetto a gennaio. L’anomalia di alta pressione si sposta leggermente più a est, sopra l’Europa nord-occidentale, mentre la bassa pressione si mantiene estesa sulla Scandinavia. Questo cambiamento potrebbe moderare le condizioni climatiche sulla parte occidentale dell’Europa rispetto al mese precedente.
Significato delle Mappe
Queste mappe sono fondamentali per capire come gli eventi di El Niño forti possano alterare i modelli di circolazione atmosferica sull’Atlantico Nord durante i mesi invernali. Le anomalie visualizzate nei pannelli (a) e (b) illustrano come l’atmosfera risponda su larga scala a tali eventi, influenzando il clima su vaste aree dell’Europa e dell’Atlantico Nord.
In sintesi, la Figura 4 fornisce dettagli cruciali sui cambiamenti nella MSLP nell’Atlantico Nord durante gli eventi di El Niño forti, mostrando come questi eventi possano influenzare il clima invernale nei mesi di gennaio e febbraio.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018GL081776