Per il periodo relativamente ben documentato che va dal 1900 al 2006, le correlazioni dell’indice SNAO (Oscillazione Nord Atlantica Estiva) con la temperatura superficiale globale (secondo Brohan et al., 2006) sono rappresentate nella Figura 4. Il pannello a sinistra si basa su periodi inferiori a 10 anni, mentre il pannello inferiore mostra le correlazioni per periodi superiori ai 10 anni. Una correlazione positiva altamente significativa dal punto di vista statistico è evidente sulle terre del nord-ovest europeo, dall’Irlanda fino al Baltico orientale, per entrambi gli intervalli di periodi, anche se è leggermente più marcata nei periodi più brevi. Queste forti correlazioni positive sono prevedibili, poiché la fase positiva dell’SNAO corrisponde a condizioni anticicloniche e quindi di maggiore soleggiamento (come verrà spiegato più avanti) in questa regione, che in estate aumenta la temperatura superficiale a causa di un maggior riscaldamento sensibile, come verrà ulteriormente discusso in questa sezione. Correlazioni negative sono evidenti nella regione orientale del Mediterraneo in entrambi i pannelli, suggerendo un aumento della nuvolosità (come verrà spiegato più avanti). Vi è anche una significativa correlazione positiva lungo l’area del Sahel/Sudan in Nord Africa per periodi inferiori a 10 anni, indicando condizioni più calde del normale in questa regione durante il monsone dell’Africa Occidentale che tendono ad accompagnare la fase positiva dell’SNAO. Questo è meno evidente per periodi superiori ai 10 anni, anche se ciò è influenzato maggiormente dalla scarsità dei dati sulla temperatura nel Sahel/Sudan. Entrambi i pannelli mostrano condizioni fredde vicino alla Groenlandia, in linea con le anomalie cicloniche mostrate nelle Figure 1a,c. Si intravede una correlazione positiva nel nord-est del Nord America in entrambi i pannelli; sebbene non ci sia un segnale evidente nei dati della pressione al livello del mare (MSLP, Figura 2a), è presente un centro di anomalia positiva di altezza a 300 hPa che accompagna la fase estiva positiva dell’SNAO (Figura 2b).
La Tabella 1 presenta i risultati delle correlazioni interannuali tra le serie temporali mensili dell’Oscillazione Nord Atlantica Estiva (SNAO) e l’indice aggregato dell’SNAO per l’alta estate, per tre distinti intervalli temporali: dal 1850 al 2007, dal 1850 al 1928 e dal 1929 al 2007. Le correlazioni sono misurate per i mesi di giugno, luglio e agosto.
Analizziamo i dati scientificamente:
- Intervallo 1850-2007 (a):
- Giugno: mostra una correlazione di 0.11 con l’indice complessivo dell’SNAO estivo, indicando una connessione debole.
- Luglio: presenta una correlazione di 0.06, ancora più debole rispetto a giugno.
- Agosto: ha una correlazione di 0.20, leggermente più forte ma non significativa.
- Indice SNAO estivo: le correlazioni di giugno, luglio e agosto con l’indice complessivo dell’SNAO estivo sono rispettivamente di 0.75*, 0.75* e 0.79*, con i valori asteriscati indicanti una significatività statistica al 5%.
- Intervallo 1850-1928 (b):
- Giugno: ha una correlazione di 0.21, maggiore rispetto all’intervallo più lungo ma non marcata come significativa.
- Luglio: presenta una correlazione di 0.23, la più alta in questo intervallo ma non significativa.
- Agosto: ha una correlazione di 0.04, molto debole.
- Indice SNAO estivo: i valori correlati sono 0.17, 0.78* e 0.78* per giugno, luglio e agosto, con luglio e agosto che mostrano significatività statistica.
- Intervallo 1929-2007 (c):
- Giugno: mostra una correlazione quasi nulla di 0.01.
- Luglio: presenta una correlazione di 0.06, indicando una relazione debole.
- Agosto: ha una correlazione di 0.15, suggerendo una connessione più forte rispetto a giugno e luglio.
- Indice SNAO estivo: le correlazioni per giugno, luglio e agosto sono di 0.05, 0.72* e 0.79*, rispettivamente, con luglio e agosto che presentano una significatività statistica.
La significatività al 5% indica che la probabilità di osservare una correlazione altrettanto estrema per puro caso è inferiore al 5%, il che conferma la robustezza della correlazione tra l’indice mensile e quello stagionale dell’SNAO. L’assenza di autocorrelazione significativa implica che le correlazioni non sono il risultato di dipendenza dai propri valori precedenti, ma piuttosto rappresentano relazioni autentiche tra le misurazioni mensili e l’indice estivo dell’SNAO.
La Figura 4 illustra due mappe di correlazione geografica, le quali evidenziano la relazione tra la temperatura superficiale terrestre e marina (a 2 metri di altezza per l’aria sopra la terra e la temperatura superficiale del mare) e l’indice medio di luglio e agosto dell’SNAO ad alta frequenza (a) e a bassa frequenza (b) utilizzando il dataset HadCRUT3v per il periodo 1900–2007.
Nel dettaglio:
- Parte (a) – Correlazione ad alta frequenza (periodi <10 anni):
- Le correlazioni sono calcolate tra la temperatura e la media di luglio-agosto dell’indice quotidiano dell’SNAO ad alta frequenza.
- Le temperature e i dati dell’SNAO sono stati filtrati con un filtro passa-alto per periodi inferiori ai 10 anni.
- Le aree in cui le correlazioni sono statisticamente significative al livello del 5% sono contrassegnate da croci.
- I colori sulla mappa variano da blu (correlazione negativa) a rosso (correlazione positiva), con gradazioni di colore che indicano l’intensità della correlazione.
- Per essere calcolata, una correlazione richiede che almeno il 50% dei dati di temperatura possibili sia presente.
- Parte (b) – Correlazione a bassa frequenza (periodi >10 anni):
- Questa mappa è analoga a quella di (a), ma le correlazioni sono calcolate per periodi superiori ai 10 anni.
- I dati sono stati filtrati con un filtro passa-basso per evidenziare le tendenze di lungo periodo.
- Anche in questo caso, le croci nere indicano dove le correlazioni sono significative al 5%.
Le mappe mostrano come l’indice SNAO si correla con la temperatura superficiale in diverse parti del mondo e come queste correlazioni cambiano quando si considerano periodi di tempo più lunghi o più brevi. La significatività statistica è determinata attraverso un test basato sulla correlazione delle temperature in ciascun punto della griglia con 1000 serie temporali generate casualmente riordinando e filtrando adeguatamente la serie originale dell’SNAO. L’autocorrelazione della serie originale dell’SNAO è stata confrontata con quella delle serie riordinate casualmente usate nei test di significatività, mostrando nessuna differenza significativa e quindi confermando la validità dei test di significatività applicati.
Sussistono differenze notevoli nei pattern di correlazione al di sopra degli oceani. Per periodi inferiori a 10 anni, si osservano correlazioni moderate con un pattern di temperatura superficiale del mare (SST) associato a El Niño nell’est del Pacifico tropicale. Tale pattern è assente per periodi superiori ai 10 anni; tuttavia, l’SNAO sembra essere correlato con un pattern quasi globale di SST che evoca la fase negativa dell’oscillazione pluriennale dell’Atlantico (Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO; ad esempio, Goldenberg et al. 2001; Knight et al. 2005). L’AMO è paragonabile al terzo modo empirico ortogonale (EOF3) delle variazioni di bassa frequenza delle SST globali come presentato in Parker et al. (2007), al pattern simile identificato in Folland et al. (1999), e al pattern interemisferico descritto in Folland et al. (1986). Studi di modellazione di Sutton e Hodson (2005) e Knight et al. (2006), così come lo studio osservazionale di Baines e Folland (2007), indicano che la pressione superficiale estiva nella regione nord-occidentale europea tende ad essere ridotta dal riscaldamento e aumentata dal raffreddamento delle SST in tutto l’Atlantico del Nord. Un’analisi della correlazione della nuvolosità totale non filtrata con l’SNAO (Figura 5) è fondata su un database omogeneizzato derivato dai rapporti estesi e modificati sulla copertura nuvolosa da navi e stazioni terrestri globali, dal 1952 al 1996 (Hahn e Warren 1999) e dalla Climatologia delle Nuvole per Stazioni Terrestri a livello mondiale, dal 1971 al 1996 (Hahn e Warren 2003), e pertanto è confinata agli ultimi decenni. Ciò fornisce un’ulteriore comprensione dei pattern di temperatura illustrati nella Figura 4.
Nella fase di indice positivo dell’Oscillazione Nord Atlantica Estiva (SNAO), il nord-ovest dell’Europa registra una riduzione significativa della nuvolosità, in accordo con le anomalie positive di temperatura, mentre nella regione orientale del Mediterraneo si verifica un incremento significativo della nuvolosità durante questa fase. Sud e est della Groenlandia si osserva un aumento della nuvolosità, come ci si aspetterebbe dal segno negativo del modello dell’SNAO (Figure 1a,c). Alcuni tratti più sfumati dell’SNAO sull’America del Nord, in particolare un debole riscaldamento durante la fase positiva dell’SNAO, trovano conferma nella consistenza fisica con i cambiamenti nella copertura nuvolosa.
Forti e significative anticorrelazioni dell’indice SNAO con le precipitazioni di luglio e agosto (Mitchell e Jones 2005) nel nord-ovest dell’Europa sono evidenziate nella Figura 6. Queste superano il valore di -0.64 in parti delle Isole Britanniche e superano ampiamente il valore di -0.48 nell’area del nord-ovest dell’Europa che presenta pronunciate anomalie di calore (Figura 4) e minore copertura nuvolosa (Figura 5). La relazione con le precipitazioni in Inghilterra e Galles (Wigley et al. 1984) nei mesi di luglio e agosto per il periodo 1850-2007 (Figura 6b) è estremamente significativa (correlazione = -0.63; da notare che i dati sulle precipitazioni sono presentati in ordine inverso). Per i due periodi indipendenti di lunghezza quasi equivalente (1850-1928 e 1929-2007), le correlazioni sono altresì statisticamente significative individualmente, con valori di -0.56 e -0.66 rispettivamente, e con medie e deviazioni standard simili per ciascun periodo. Inoltre, le variazioni interdecennali di entrambe le variabili si mostrano strettamente correlate, con un incremento nell’indice SNAO e un decremento delle precipitazioni che si evidenziano particolarmente negli anni ’60 e nei primi anni ’70, come osservato da Baines e Folland (2007) per le precipitazioni nel sud-est dell’Inghilterra.
Le precipitazioni nell’Europa meridionale mostrano una correlazione positiva significativa con l’indice SNAO, con valori di correlazione che raggiungono fino a 0.3. L’area geografica delle precipitazioni influenzate si estende più a ovest rispetto alla regione che presenta correlazioni negative con le temperature. I dati sulla nuvolosità in Figura 5 sono concordi con questo aumento delle precipitazioni. Altresì degne di nota sono le correlazioni negative delle precipitazioni sull’intera estensione del Sahel africano, toccando valori di -0.5 in alcuni punti, e le deboli correlazioni positive più a sud. Questa caratteristica di dipolo delle precipitazioni nordafricane è congruente con uno spostamento verso sud e un possibile incremento dell’intensità della zona di convergenza intertropicale dell’Africa settentrionale (per esempio, Rowell et al. 1992) durante la fase di indice positivo dell’SNAO.
Nonostante i dati sulla nuvolosità rivelino solo correlazioni deboli, esse sono congruenti con una riduzione delle precipitazioni e un incremento delle temperature (Figura 4) associate a un indice SNAO positivo nella regione del Sahel. Hurrell e Folland (2002) hanno osservato una relazione simile con le precipitazioni nel Sahel. Infine, le Figure 4b e 6 sono in accordo con i risultati di Rowell (2003), che ha analizzato le basi fisiche per un’influenza delle temperature superficiali del mare (SST) del Mediterraneo sulle precipitazioni del Sahel, specialmente su scale temporali decennali.
Concludiamo che il pattern di correlazione della nuvolosità nella regione dell’Atlantico Nord è consistente con i pattern di pressione al livello del mare (MSLP), temperature superficiali e precipitazioni associate all’SNAO, con una minore nuvolosità associata ad alte temperature, maggiore riscaldamento sensibile e condizioni di siccità, e maggiore nuvolosità associata a temperature più basse, minore riscaldamento sensibile e condizioni più umide, come sarebbe prevedibile durante l’estate. Sembra anche che esistano relazioni remote tra l’SNAO e il monsone dell’Africa Occidentale su una varietà di scale temporali.
La Figura 5 rappresenta una mappa di correlazione che visualizza la relazione tra la copertura nuvolosa nei mesi di luglio e agosto e l’indice dell’Oscillazione Nord Atlantica Estiva (SNAO). Le correlazioni, moltiplicate per 10 per una migliore visibilità grafica, si riferiscono al periodo 1971-1996 per le terre emerse e 1954-1997 per le zone oceaniche. Gli isopleti di correlazione negativa sono rappresentati con linee tratteggiate, mentre quelli di correlazione positiva sono rappresentati con linee continue.
La risoluzione dei dati di copertura nuvolosa varia in base alla localizzazione: è di 5 gradi di latitudine per 5 gradi di longitudine sulle terre emerse, ma è di 10 gradi di latitudine per 10 gradi di longitudine per le aree oceaniche a sud del 50°N. La risoluzione diventa di 10 gradi di latitudine per 20 gradi di longitudine nell’area oceanica tra 50°N e 70°N e di 10 gradi di latitudine per 40 gradi di longitudine tra 70°N e 80°N. I valori contrassegnati da un asterisco indicano una significatività locale al livello del 5% o meglio, ciò significa che la correlazione in quel punto geografico ha meno del 5% di probabilità di essere avvenuta per caso.
Per le zone terrestri, la significatività è determinata dalla correlazione media in un’area specifica, calcolata dai valori di correlazione di molteplici stazioni meteorologiche usando la statistica Z di Fisher. Questo approccio consente di stabilire se la correlazione media in un’area è statisticamente significativa, ovvero se le relazioni osservate non sono attribuibili al caso.
In termini di interpretazione scientifica:
- Le aree con linee continue, dove la correlazione è positiva, indicano che un aumento dell’indice SNAO è associato ad un aumento della copertura nuvolosa.
- Al contrario, le aree con linee tratteggiate, dove la correlazione è negativa, suggeriscono che un aumento dell’indice SNAO è associato ad una diminuzione della copertura nuvolosa.
- Questo schema di correlazione può essere utilizzato per comprendere l’influenza dell’SNAO sul regime delle precipitazioni e sulla copertura nuvolosa nelle diverse regioni durante il periodo estivo.
Le variazioni dell’Oscillazione Nord Atlantica Estiva (SNAO) sono associate con cambiamenti nella traiettoria delle tempeste nord-atlantiche (Figura 7), in maniera tale che un indice SNAO positivo (negativo) è collegato al suo spostamento verso nord (verso sud) sul nord-ovest dell’Europa e nell’Atlantico orientale. Alla fine del diciannovesimo e all’inizio del ventesimo secolo, l’indice SNAO era generalmente più incline ai valori negativi (Figura 3) rispetto al periodo successivo alla metà degli anni sessanta. La traiettoria delle tempeste si intensificò sopra l’Islanda e il Mare di Norvegia nel periodo più recente e si indebolì più a meridione, in particolare sull’Europa centro-occidentale. Di conseguenza, i cambiamenti di temperatura e di precipitazioni nelle regioni maggiormente influenzate dalle variazioni dell’SNAO derivano da un insieme di effetti termodinamici e dinamici. Prendendo l’Inghilterra come esempio, la fase dell’indice SNAO positivo corrisponde a venti anomali orientali che trasportano aria calda dall’Europa continentale (come suggerito dalla Figura 1a), nonché a un incremento della radiazione solare locale e del riscaldamento sensibile della superficie. Questi effetti amplificano la reazione della temperatura e delle precipitazioni, conferendo all’SNAO un ruolo molto significativo nel modulare il calore estivo, i periodi di siccità e le inondazioni nel nord-ovest dell’Europa. La sua efficacia è minore sull’Europa meridionale, dato che le correlazioni con il clima di superficie sono meno marcate, il che indica che altri schemi atmosferici estivi potrebbero essere altrettanto rilevanti, se non di più (Cassou et al. 2005).
la Figura 6 presenta due parti distinte che correlano l’Oscillazione Nord Atlantica Estiva (SNAO) con le precipitazioni terrestri e le precipitazioni specifiche per l’Inghilterra e il Galles.
- Parte (a) – Correlazione delle precipitazioni terrestri di luglio e agosto con l’SNAO:
- Questa mappa globale visualizza la correlazione tra le precipitazioni di luglio e agosto e l’indice SNAO elevato, utilizzando il dataset di precipitazioni di Mitchell e Jones (2005) per il periodo 1900–98.
- Non è stata applicata alcuna forma di filtraggio ai dati di precipitazione.
- La significatività statistica è stata valutata con un metodo simile a quello utilizzato per la Figura 4, che potrebbe includere test statistici per determinare l’importanza delle correlazioni visualizzate.
- Le aree contrassegnate da croci nere indicano dove le correlazioni raggiungono un livello di significatività statistica, presumibilmente al 5% o meglio.
- La scala di colori varia da blu a rosso, rappresentando il grado di correlazione da negativo a positivo.
- Parte (b) – SNAO e precipitazioni di luglio-agosto in Inghilterra e Galles, 1850–2007:
- Il grafico illustra la serie temporale dell’indice SNAO e le precipitazioni di luglio e agosto in Inghilterra e Galles, standardizzate per il periodo 1850–2007.
- I dati sulle precipitazioni sono stati invertiti in segno (come si fa spesso in climatologia per visualizzare le relazioni inversamente correlate in modo più intuitivo) e poi standardizzati insieme all’indice SNAO per il medesimo periodo storico.
- Le linee morbide sovrapposte rappresentano i dati filtrati per evidenziare le tendenze per periodi maggiori di 25 anni, smussando così le fluttuazioni a breve termine per concentrarsi sulle variazioni a lungo termine.
- Questo grafico fornisce una visualizzazione diretta di come le variazioni nell’indice SNAO siano collegate a variazioni opposte nelle precipitazioni estive in Inghilterra e Galles.
4. Variazioni Interannuali e Interdecennali del SNAO in Relazione a ENSO e AMO
a. Scale Temporali Interannuali e ENSO
Come mostrato nella Figura 4, la temperatura superficiale del mare (SST) locale è influenzata dal SNAO, con anomalie calde associate al nodo sud della fase positiva del SNAO che si estendono da ovest del Regno Unito attraverso il Mare del Nord fino al Baltico, e anomalie fredde nel Mediterraneo orientale associate ad un aumento della nuvolosità (Figura 5). La regione intorno al sud della Groenlandia risulta fredda in questa fase del SNAO a causa di condizioni cicloniche e nuvolose.
Oltre a queste caratteristiche, vi è una correlazione positiva debole (0,3–0,4) ma diffusa e localmente statisticamente significativa con la SST nella regione ENSO del Pacifico tropicale. Ciò suggerisce, assumendo una relazione lineare, che una fase positiva del SNAO sia associata a El Niño e una fase negativa del SNAO a La Niña. La correlazione diretta tra il SNAO e l’indice Nin˜o-3.4 di luglio-agosto (58N–58S, 1708–1208W) [tratto dall’analisi del dataset Hadley Centre Sea Ice and Sea Surface Temperature (HadISST) di Rayner et al. (2003)] nel periodo 1876–2007 è 0,22, che è marginalmente significativa al livello del 5%. Periodi più brevi mostrano correlazioni simili, in linea con l’affidabilità dell’HadISST dal 1876 nell’analizzare le SST ENSO nell’Est Pacifico tropicale (Folland et al. 2001) e coerente con l’esistenza di un collegamento per tutto il periodo considerato. Per tenere conto del possibile ritardo temporale tra i cambiamenti delle SST nel Pacifico e gli effetti nelle extratropici atlantiche, sono state analizzate anche le SST di Nin˜o-3.4 di giugno e luglio, ma questo ha portato a correlazioni leggermente inferiori con gli indici SNAO. A periodi di anticipo più lunghi in questo periodo dell’anno, le anomalie delle SST di Nin˜o-3.4 sono mediamente in rapido cambiamento da valori piccoli e quindi non forniscono ulteriori informazioni predittive.
la Figura 7 è composta da due parti, ciascuna visualizzando dati meteorologici relativi ai mesi estivi di luglio e agosto, riferiti al periodo dal 1948 al 2007.
A Sinistra (Mean JA storm track): Questa mappa mostra la media delle traiettorie delle tempeste per il periodo estivo (indicato con “JA” che sta per July-August, ovvero luglio-agosto), come misurato dalla deviazione standard dell’altezza geopotenziale a 300 hPa (in metri). L’altezza geopotenziale è un modo per rappresentare la pressione atmosferica e viene utilizzata qui per identificare il movimento e l’intensità delle tempeste. La mappa è prodotta utilizzando dati giornalieri filtrati per isolare le fluttuazioni atmosferiche su scale temporali di 2-8 giorni, tipiche delle tempeste. I colori più intensi indicano aree con maggiore variabilità standard e quindi una maggiore attività delle tempeste.
A Destra (SNAO correlation): Questa mappa illustra la correlazione tra la deviazione standard dell’altezza geopotenziale a 300 hPa (filtrata come descritto a sinistra) e l’indice SNAO durante luglio e agosto per lo stesso periodo di tempo. L’indice SNAO è un indicatore di variazione del clima nella regione dell’Atlantico Nord, e la mappa mostra come le variazioni dell’altezza geopotenziale si correlino con le fasi del SNAO. I valori di correlazione sono rappresentati dai colori, con il blu che indica una correlazione negativa e il rosso una correlazione positiva. Le croci sovrapposte indicano aree dove la correlazione è statisticamente significativa al 5%, calcolata usando un test di significatività a due code. Questa significatività è stata determinata correlando 1000 versioni del tempo serie SNAO riordinate casualmente, un metodo comunemente usato per valutare la significatività statistica.
In sintesi, la mappa di sinistra ci fornisce un’idea di dove e quanto intensamente si muovono le tempeste durante l’estate nell’emisfero nord. La mappa di destra ci mostra come queste traiettorie delle tempeste correlino con l’indice SNAO, fornendo indizi su come le fasi positive o negative del SNAO possano influenzare il clima e il tempo atmosferico in varie parti dell’Atlantico Nord e delle regioni adiacenti durante i mesi di luglio e agosto.
Nella Figura 8, si indaga la relazione tra l’indice JA Nino-3.4 derivato da HadISST e i dati di pressione atmosferica media al livello del mare (MSLP) di luglio-agosto dal secondo dataset di pressione a livello del mare del Hadley Centre (HadSLP2), calcolati per il periodo 1876-2006. Sono presenti significative regressioni positive (Fig. 8a) su gran parte della regione artica, che si estendono verso sud fino alla costa nord della Scozia e verso est fino alla Scandinavia settentrionale, con significative regressioni negative nel Pacifico settentrionale. Il coefficiente di regressione sopra la Scozia settentrionale e il nord-ovest della Norvegia è modesto (circa 0.6 hPa per grado Celsius). Tuttavia, si osserva che i dati MSLP (Allan e Ansell 2006) sono meno precisi per le latitudini più alte del Canada e della Groenlandia prima degli anni ’40, il che potrebbe ridurre la varianza in quelle aree e quindi diminuire il coefficiente di regressione. I dati MSLP dovrebbero essere ragionevolmente affidabili per l’Atlantico nord-est e l’Europa per l’intero periodo considerato.
Le analisi compositive delle Figure 8b e 8c dimostrano che la relazione di regressione della Figura 8a è effettivamente lineare come prima approssimazione, con anomalie MSLP sostanzialmente opposte in un dato luogo per le condizioni di El Nino e La Nina. La relazione è tale che La Nina (temperatura superficiale del mare Nino-3.4 negativa) tende a portare a una MSLP significativamente più bassa alle latitudini europee vicino ai 60°–65°N con venti anomali da ovest a sud. El Nino produce l’effetto opposto, ma questo è più debole e non significativo sulla regione SNAO.
La Figura 8 visualizza la relazione tra il fenomeno El Niño-Southern Oscillation (ENSO) e la pressione atmosferica media al livello del mare (MSLP) durante i mesi di luglio e agosto (JA), basandosi su dati storici raccolti dal 1876 al 2007.
In Alto a Sinistra (Regressione JA Nino-3.4 su JA MSLP): La mappa mostra la regressione di JA Nino-3.4 su MSLP. I colori rappresentano il coefficiente di regressione in hPa per grado Celsius (hPa °C^-1), indicando quanto una variazione di temperatura nella regione del Nino-3.4 influenzi la MSLP. Le regioni colorate in tonalità di giallo-arancione-rosso mostrano una correlazione positiva (pressione più alta associata a temperature più elevate nell’indice Nino-3.4), mentre le tonalità di blu indicano una correlazione negativa (pressione più bassa associata a temperature più basse nell’indice Nino-3.4). Le linee di contorno definiscono le aree dove le regressioni sono statisticamente significative al 95% secondo un test t a due code.
In Alto a Destra (Composito MSLP Anomalia per La Niña): La mappa rappresenta l’anomalia composita della MSLP per il 20% più freddo delle stagioni JA Nino-3.4, che corrisponde ai casi La Niña (Nino-3.4 < -0.598°C). Le anomalie sono misurate rispetto alla media del periodo 1901-2000. Le linee nere grasse indicano le regioni dove l’anomalia MSLP di La Niña è statisticamente differente dal resto dei casi al livello del 95%. Questo mostra una pressione più bassa tipica delle condizioni di La Niña.
In Basso (Composito MSLP Anomalia per El Niño): Simile alla mappa precedente, ma per il 20% più caldo delle stagioni JA Nino-3.4, corrispondente ai casi El Niño (Nino-3.4 > 0.448°C). Anche qui, l’anomalia MSLP è confrontata con la media del 1901-2000, e le linee nere grasse mostrano dove le anomalie di pressione durante El Niño differiscono significativamente dal resto dei casi al 95%.
In conclusione, la Figura 8 dimostra come le variazioni di temperatura associate agli eventi ENSO (El Niño e La Niña) influenzino la pressione atmosferica media al livello del mare nell’emisfero settentrionale, con particolare enfasi sulle anomalie riscontrate durante i periodi estivi più estremi di questi fenomeni climatici.
In entrambi i casi, ogni effetto che ha origine nel Pacifico tropicale presenta lo stesso segno sia sul nodo settentrionale che su quello meridionale del SNAO; di conseguenza, le influenze di ENSO si riflettono sul SNAO solo in modo debole. L’effetto principale è quello di produrre una leggera tendenza verso anomalie di venti occidentali o cicloniche e una fase negativa del SNAO nelle condizioni di La Niña sopra il nord-ovest dell’Europa. L’effetto delle condizioni di El Niño sul SNAO è troppo tenue per essere individuato in questa analisi.
b. Scale Temporali Interdecadali e l’AMO
Su scale temporali interdecadali, Baines e Folland (2007) suggeriscono un collegamento tra il SNAO e il pattern delle SST dell’AMO a scala globale. Si pensa che l’AMO sia in parte legata ai cambiamenti naturali nella circolazione termoalina (Knight et al. 2005, 2006). Un elemento importante di questo pattern si trova nell’Atlantico Nord (Delworth e Mann 2000; Enfield et al. 2001; Sutton e Hodson 2005; Knight et al. 2005), in modo tale che quando l’AMO si trova nella sua fase calda nell’Atlantico Nord, il SNAO tende a essere nella sua fase negativa. Il pattern delle SST dell’AMO può variare naturalmente (Trenberth e Shea 2006) o negli ultimi tempi può essere stato influenzato dagli aerosol antropogenici (Rotstayn e Lohmann 2002; Mann e Emanuel 2006). Sutton e Hodson (2005) hanno mostrato in un’analisi di modello con il Terzo Modello Atmosferico del Hadley Centre (HadAM3; Pope et al. 2000) che la pressione nell’area del nord-ovest europeo tende ad essere inferiore nella fase positiva dell’AMO, corrispondendo quindi a una tendenza verso una fase negativa del SNAO. Knight et al. (2006) hanno mostrato risultati simili per l’estate da una simulazione di controllo di 500 anni con la terza configurazione climatica del Modello Accoppiato del Hadley Centre (HadCM3), che simula l’AMO come parte della sua variabilità intrinseca.
Mostrano anche che la temperatura simulata del Central England Temperature (CET; Manley 1974; Parker et al. 1992; Parker e Horton 2005) è modulata in modo significativo su scale temporali decennali. La correlazione del CET modellato da giugno ad agosto è altamente significativa, con un valore di 0.50, con l’AMO modellato. Un confronto tra le serie temporali osservate di AMO e SNAO è mostrato nella Figura 9, dove il segno dell’AMO è invertito e entrambe le serie temporali sono state filtrate con un filtro passa-basso. L’AMO proviene da una nuova analisi di Parker et al. (2007); questa mostra un incremento meno marcato di recente rispetto al pattern AMO di Baines e Folland, anche se mantiene un pattern AMO con il maggiore peso nell’Atlantico Nord extratropicale. L’SNAO e l’AMO seguono abbastanza da vicino uno l’altro, sebbene ci sia una tendenza generale nella serie SNAO a valori più positivi rispetto alla serie AMO. Questo trend crescente relativo nell’SNAO riduce la magnitudine della correlazione negativa da -0.60 (1850-2007) se le serie vengono detrendizzate a -0.44 se non detrendizzate. Il forte filtro non permette di stimare la significatività statistica. Il componente di tendenza crescente relativo all’SNAO è ulteriormente discusso nelle sezioni 6 e 7.
In secondo luogo, la Figura 9 mostra anche un’analisi dell’SNAO da un insieme di 6 esperimenti con il modello HadAM3 dal 1871 al 2002 (si vedano ulteriori discussioni sulla modellazione dell’SNAO nella sezione 7). In questo insieme, il modello è stato forzato sia con le SST osservate (da HadISST) sia con tutti i maggiori forzamenti antropogenici (Johns et al. 2003). Le variazioni dell’SNAO simulate sono piuttosto diverse da quelle osservate: l’accentuato aumento dell’indice SNAO osservato negli anni ’60 e ’70 non è riscontrato, sebbene il modello indichi un aumento ritardato ma più contenuto negli anni ’80, e la correlazione complessiva con l’AMO è solo di -0.19. Tuttavia, il modello riesce a catturare la tendenza osservata verso valori più elevati dell’indice SNAO quando l’AMO si trova nella sua fase negativa.
La Figura 9 presenta un grafico delle serie temporali dell’indice di temperatura superficiale del mare dell’Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) e dell’indice del South North Atlantic Oscillation (SNAO) sia osservato che modellato, standardizzate e filtrate per evidenziare variazioni decennali.
- La linea blu rappresenta l’indice AMO con il segno invertito (come trattato nell’analisi di Parker et al. 2007). L’inversione del segno è spesso utilizzata nelle analisi climatiche per meglio visualizzare le relazioni inverse tra due serie temporali.
- La linea rossa tratteggiata mostra l’indice SNAO osservato, incluso una versione senza le tendenze lineari (detrendizzato), per isolare le fluttuazioni naturali da qualsiasi tendenza a lungo termine.
- La linea verde indica l’indice SNAO modellato, calcolato come media di sei simulazioni di un modello climatico (HadAM3).
Tutti i dati sono stati sottoposti a un filtraggio passa-basso con una semi-ampiezza di circa 25 anni, che riduce l’influenza delle fluttuazioni a breve termine e mette in risalto le variazioni su scale temporali più lunghe, quali quelle decennali. Questo è fatto standardizzando i dati sul periodo del modello, 1871-2002, per garantire la comparabilità tra i diversi set di dati.
Il grafico evidenzia come l’AMO filtrato mostri variazioni consistenti nel tempo, che sono state attenuate rispetto all’analisi originale di Parker et al. (2007) a causa del forte filtraggio. Inoltre, si osserva che l’SNAO osservato e quello modellato seguono andamenti differenti: il modello non cattura il marcato aumento dell’indice SNAO osservato negli anni ’60 e ’70, ma suggerisce un aumento ritardato e più lieve negli anni ’80. La correlazione complessiva tra l’AMO e l’SNAO modellato è debole. Tuttavia, il modello sembra rappresentare adeguatamente la tendenza a indici SNAO più alti durante le fasi negative dell’AMO, sebbene questa relazione non sia particolarmente forte.