نوسان قطبی (Arctic Oscillation=AO)

---

نوسان قطبی AO) Arctic Oscillation) و حالت حلقوی شکل شمالی NAM) Northern Annular Mode) عبارت است از ناهنجاری فشار اتمسفری در تراز دریا در عرض های قطبی شمال و عرض های میانی (عرض 45 درجه شمالی ) که این ناهنجاری به صورت فازهای مثبت و منفی نشان داده می شود. از دیدگاه سینوپتیکی، نوسان قطبی یکی از الگوهای پیوند از دور 2 میباشد که بر آب و هوای کره ی زمین از طریق تغییر در الگوهای فشار، دما، بارش، ا رتفاع ژئوپتانسیل، جهت باد و ... تأثیر می گذارد. به عبارت دیگر الگوی نوسان قطبی، تغییرات الگوهای فشار، دما، بارش، ارتفاع ژئوپتانسیل، جهت باد و ... را در دوره های خاصی از سال کنترل می کند. 

یکی از این الگوهای اقلیمی که در نیمکره ی شمالی تحت تأثیر این شاخص قرار دارد، عنصر دما است. دما یکی از عناصراقلیمی بسیار حساس از نظر تأثیرپذیری از سایر عوامل تأثیر گذار محیطی و اقلیمی می باشد. الگوهای فشار، بیش از سایر عوامل بر روی دما تأثیرگذار هستند.

الگوی AO یکی از برجسته ترین الگوهای تغییرات فشار سطح دریا (SLP) با خصوصیت غیر فصلی در شمال عرض های جغرافیایی 20 درجه ی نیمکره ی شمالی است . معمولاً با ایجاد ناهنجاری های فشار سطح دریا (SLP) با علامت مشخص بر روی قطب شمال و ناهنجاری هایی با علامت مخالف در عرض جغرافیایی 37 تا 45 درجه ی شمالی مشخص می گردد. " AO فاز مثبت به دوره هایی اطلاق می شود که فشار سطح دریا در قطب شمال زیر معمول باشد . در این حالت بادهای غربی سطح زمین در شمال اقیانوس اطلس تقویت می شود و شرایط گرمتر و مرطوبتر از معمول را در ار وپای شمالی به همراه می آورد. فاز منفی AO نشاندهنده ی فشار بالاتر از معمول بر روی منطقه قطب شمال و کمتر از معمول در عرض های 45 درجه شمالی است. در طی این شرایط که به فاز سرد هم معروف است، موج های سرمایی، اروپا را فرا گرفته ولی شرایط خاورمیانه و جنوب اروپا و مدیترانه، مرطوبتر از حد معمول خواهد بود. در حالی که در فازهای مثبت، هوای مرطوبتر بر آلاسکا، اسکاتلند و اسکاندیناوی و شرایط خشکتر در کالیفرنیا، اسپانیا حاکم می گردد. "

متن کامل را در ادامه مطلب پیگیری نمائید. 

الگوهای فاز های مثبت و منفی شاخص نوسان قطبی از سال 1950.

نوسان قطبی یکی از نوسان های بزرگ مقیاس اقلیمی در نیمکره شمالی است. نوسان دو قطبی یک الگوی اقلیمی است که به چرخش پادساعتگرد باد در اطراف قطب شمال در حول و حوش 55 درجه شمالی می گویند. هنگامی که نوسان قطبی در فاز مثبتخود می باشد، سرعت جرخش بادهای مداری به دور قطب شدیدتر شده و اجازه نفوذ هوای سرد را به عرض های پایین تر نمی دهد؛ لذا با نفوذ کمتر جبهه های جوی به عرض های پایین تر، بارش ها در فاز مثبت در جنوب عرض 55 درجه کمتر می شوند. هنگامی که نوسان قطبی در فاز منفی خود قرار دارد، سرعت بادهای مداری کمتر شده و نوسان نصف النهاری آنها زیاد می شود. بنابراین هوای سرد قطبی اجازه نفوذ به عرض های میانه پیدا می کند و موجب نفوذ جبهه های سرد به مناطق جنوبی و بنابراین افزایش بارش می شود.

مقدار مثبت شاخص AO به معنی تضعیف مولفه جنوب سو (جریان نصف النهاری=  * Meridional Flow) سیستم های جبهه ای قطبی و در نتیجه کاهش بارش احتمالی در جنوب عرض 55 درجه شمالی می شود. که می تواند به عنوان یک واداشت سینوپتیکی مهم در راستای کاهش بارش کشورمان عمل نماید؛ هر چند این شاخص تاثیرپذیری بارش ایران، از سامانه های سودانی و تا حدودی سودانی - مدیترانه ای را نمی تواند تبیین نماید.

مقدار منفی شاخص AO سبب تقویت مولفه جنوب سو سیستم های جبهه ای قطبی شده و حالت نصف النهاری جت قطبی سبب شارش هوای سرد به عرض های جنوبی شده که موجب تکوین چرخندهای اقیانوس اطلس و مدیترانه می شود در نتیجه می تواند تا حدی افزایش بارش در خاورمیانه و ایران را تبین نماید. 

اعم تحقیقات صورت گرفته پیرامون شاخص نوسان قطبی:

1- تحقیقات تامپسون و والاس نشان می دهد که نوسان قطبی، یک چرخش اتمسفری در نیمکره ی شمالی است که تبیین کننده ی بسیاری از نوسان های اقلیمی نیمکرهی شمالی است. والاس، نوسان شمالی را رقیب انسو در روند تغییرپذیری اقلیم سیاره زمین می داند. تامپسون نیز نشان داد که نوسان قطبی، در برگیرنده ی برخی دیگر از الگوهای گردشی نیمکره ی شمالی (NAO) است.

2- تحقیقات گنگ و همکاران در زمینه ارتباط الگوی نوسان قطبی با اقلیم زمستانه چین نشان داده است که دما و بارندگی زمستانه ی چین در فازهای مثبت و منفی الگوی نوسان قطبی، تغییر می کند. بررسی های گنگ همچنین حاکی از تفاوت میزان همبستگی بین الگوهای مذکور در مناطق مختلف چین بوده است.

3- تحقیقات اسمولینسکی، الگوی نوسان قطبی را به عنوان یکی از الگوهای بزرگ گردشی و تبیین کننده تغییرات اقلیمی نیمکره ی شمالی معرفی میکند. وی معتقد است که در طی فاز منفی الگوی نوسان قطبی، پایین آمدن دمای هوا در آمریکای شمالی و اروپا، یخبندان های شدیدی را ایجاد می کند.

4- تحقیقات ولفگانگ و همکاران، تأثیر زمستانه ی نوسان قطبی را بر موسمی های اقیانوس هند (IOM) مورد بررسی قرار داده است. آنها به بررسی تأثیرات الگوهای گردشی نیمکره ی شمالی (از جمله الگوی نوسان قطبی ) بر تغییرات دمایی و بارشی موسمی های اقیانوس هند پرداختند.

5- کریلسون و همکاران، ارتباط بین تغییرات نوسان قطبی با تغییرات سطح ازن اتمسفری را در سراسر اطلس شمالی آشکار نمودند.

6- خسروی به بررسی روابط بین الگوهای گردشی کلان مقیاس نیمکره ی شمالی با خشکسالی های سالانه سیستان و بلوچستان پرداخته و سهم هر کدام از الگوهای بارز را در وقوع این پدیده مورد بررسی قرار داده است.

7- براتی به بررسی سینوپتیکی یخبندان ها پرداخته و چنین نتیجه می گیرد که وقوع دماه ای حداقل و یخبندان های بهاره ی ایران ریشه ی سینوپتیک دارد.

8- والاس و گاتزلر با استفاده از روش همبستگی، الگوهای پیوند از دور زمستان های نیمکره ی شمالی را شناسایی کردند . بر این اساس الگوهای پیوند از دور زمستان های نیمکره ی شمالی عبارتند از: 

الگوی شرق اقیانوس اطلس، الگوی اقیانوس آرام و آمریکای شمالی، الگوهای اقیانوس اطلس غربی، الگوی اقیانوس آرام غربی و الگوی آسیا - اروپا.

در این میان، الگوهای AO و NAO یکی از الگوهای برجسته در تمامی فصول می باشند. الگوی NAO ترکیبی است از الگوی EA) East-Atlantic pattern) و WA) West Atlantic pattern) که به وسیله والاس  و گاتزلر برای فصل زمستان بکار برده شده است.

9- تامسون و والاس نشان دادند که شاخص نوسان قطبی (AO) با نوسانهای درجه حرارت بر روی قاره اوراسیا مرتبط است.

10- رایگر معتقد ست، تغییرات دما بر روی اقیانوس منجمد شمالی قویاً با AO مرتبط است. 

11- تحقیقات اخیر، رابطه ی معناداری بین شدت پرفشار سیبری و الگوی AO را نشان می دهد. محاسبه این ضریب بوسیله ی گنگ، 0.51 محاسبه شده است. 

12- والاس نشان داد، نوسان قطبی، رقیب انسو در روند تغییرپذیری اقلیمی سیاره ی زمین به شمار می رود.

13- تحقیقات  تامسون و والاس نشان می دهد که حدود 50 درصد بروز گرمایش بر روی قاره آسیا نیز به تغییرات AO نسبت داده شده است.

جریان مداری (قرمز) و نصف النهاری (نارنجی) مسیر روبادهای (جت استریم) موجود در بخشی از نیمکره شمالی. 

مولفه نصف النهاری شدید می تواند سبب ریزش هوای بسیار سرد از قطب شمال به عرض های جنوبی شود در حالی که هوای گرم می تواند در منطقه ای متفاوت به سمت شمالی ترین مناطق فرارفت کند. 

در شرایط مداری قوی، سیستم های آب و هوایی بسرعت حرکت می کنند که سبب متغیر شدن شرایط آب و هوایی می شود. اما در شرایط نصف النهاری قوی، امواج بلند می تواند حرکت به سمت شرق را کند یا ممانعت ورزد، به شکل آنچه که تحت عنوان بلوک ها (بندال ها) شناخته می شود. هنگامی که یک بلاک شکل می گیرد، هر نوع شرایط آب و هوایی موجود در یک منطقه، گرایش به باقی ماندن خواهد داشت. در خلال برخی زمستانها، با بسط پرفشار از آزور به سمت گرینلند، یک پشته بندالی در میانه اقیانوس اطلس (میان اطلسی) شکل می گیرد. در صورت که نفوذ ضلع غربی بندال به اندازه کافی باشد، می تواند یک جریان سرد شمال تا شمالی شرقی را در اروپای شمال غربی ایجاد کند، یک الگوی سینوپتیک که سبب شرایط آب و هوایی سرد و ریزش برف سنگین می شود (فاز منفی شاخص AO).

مدل های پیش بینی شاخص AO

ناهنجاری الگوی تراز 700 HPA بر اساس وضعیت فعلی AO

1- مدل آلبانی

2- مدل NOAA

>> میانگین مقادیر ماهانه شاخص AO از سال 1950

>> اطلاعات شاخص AO

منابع:

- ارتباط شاخص نوسان قطبی با نوسانهای دمایی مورد؛ ایستگاه شهرکرد؛ دکتر محمود خسروی صادق کریمی و دکتر محمد سلیقه استادیار جغرافیا طبیعی و اقلیم شناسی دانشگاه سیستان و بلوچستان

- نشریه ماهانه اداره کل هواشناسی استان خراسان رضوی تحلیل بارش و دمای استان خراسان رضوی (آذر ماه سال زراعی 92-91)

- سایت علمی Skeptical Science