北極振動
北極振動の正と負の位相

北極振動（AO）または北半球環状モード（NAM）は、北緯55度以北の北極極における気象現象です。北半球の気候変動の重要なモードです。南半球における同様の現象は、南極振動または南半球環状モード（SAM）と呼ばれます。この指数は特定の周期性はなく時間とともに変化し、北極における季節性のない一方の符号の海面気圧偏差と、北緯37～45度付近を中心とする反対符号の偏差によってバランスが取られていることが特徴です。 [ 1 ]

北大西洋振動（NAO）は北極振動と近縁関係にある。どちらが大気の力学をより根本的に反映しているかについては議論がある。NAOはより物理的に意味のある方法で特定される可能性があり、大気の変化の測定可能な影響により大きな影響を与える可能性がある。[ 2 ]

説明

北極振動の荷重パターン[ 3 ]

北極振動は、両極を中心とした海面気圧の異常がリング状（または「環状」）に現れる現象です。大陸や大きな陸地の存在により、北極極のリング状の構造は乱されますが、南極極を取り囲む異常はほぼ円形です。

気候学者は、北極振動が地球規模の気象パターンと因果関係があり（したがって、部分的に予測できる）、その影響も大きいと考えている。NASAの気候学者ジェームズ・E・ハンセンは、北極振動が北極から遠く離れた地点の気象に影響を及ぼすメカニズムを次のように説明した（ただし、ハンセンの説明は誤りである。北極の気圧は正のAO期には低くなり、この構成はジェット気流を強める）。

北極の空気が中緯度に浸透する程度は、地表気圧パターンによって定義されるAO指数と関連しています。AO指数が正の場合、極域の地表気圧は高くなります。これにより、中緯度ジェット気流が西から東へ強く、かつ安定して吹き、冷たい北極の空気が極域に閉じ込められます。AO指数が負の場合、極域の気圧が低くなり、帯状風が弱まり、極地の極寒の空気が中緯度に多く流入する傾向があります。[ 4 ]

北極振動指数は、北緯20度から北緯90度までの日次または月次1000hPaジオポテンシャル高度偏差を用いて定義される。これらの偏差は、1979年から2000年までの月次平均1000hPaジオポテンシャル高度の第一経験的直交関数（EOF）として定義される北極振動荷重パターン[ 5 ]に投影される。その後、時系列は月次平均指数の標準偏差で正規化される。

1899 年から 2011 年までの冬季 (12 月から 3 月 (DJFM)) の北極振動の時系列。

周期性

過去1世紀の大半において、北極振動は正と負の位相を交互に繰り返していました。60日間の移動平均を用いたデータは、1970年代以降、振動が正の位相に傾いていることを示唆していますが、過去10年間は​​より中立的な状態へと傾向が変わっています。気象学者は短期予報において高いレベルの予測精度を達成していますが、北極振動は依然として日次、月次、季節、年次の時間スケールで負の値と正の値の間を確率的に変動しています。実際の観測値と7日間平均の全球予報システムアンサンブルAO予報との相関は約0.9です。[ 6 ]

極地と温帯の緯度における海面気圧のこの帯状対称なシーソー現象は、エドワード・ローレンツ[ 7 ]によって初めて特定され、1998年にデビッド・W・J・トンプソンとジョン・マイケル・ウォレスによって命名されました。[ 8 ]

影響

AO12月から3月の気温パターン
AO12月から3月の降水量パターン

アメリカ国立雪氷データセンターは、北極振動の影響について詳細に説明しています。正相では、中緯度の高気圧が海洋暴風雨をより北に押しやり、循環パターンの変化によりアラスカ、スコットランド、スカンジナビア半島ではより湿潤な天候となり、米国西部と地中海ではより乾燥した気候となります。正相では、冬の極寒の空気は、負相ほど北米大陸中央部まで広がりません。そのため、ロッキー山脈の東側にある米国の大部分は平年より暖かくなりますが、グリーンランドとニューファンドランドは平年より寒くなります。負相の気象パターンは、一般的に正相の気象パターンとは「逆」になります。

気候学者は今や、極端な気象現象に関する公式の説明において、北極振動を日常的に引用しています。米国海洋大気庁（NOAA）の国立気候データセンターによる「気候の現状 2010年12月」の以下の声明では、「負の北極振動」という表現が4回使用されており、この傾向の高まりを如実に表しています。

12月最初の3週間、冷たい北極の空気が西ヨーロッパを襲いました。2度の大雪、氷結した天候、そして極寒の気温が、この地域の大部分に甚大な被害をもたらしました。…この厳しい冬の天候は、北半球の天候に影響を与える気候パターンである負の北極振動によるものとされています。グリーンランド付近に非常に長く続く強い高気圧の尾根、いわゆる「ブロッキングシステム」により、冷たい北極の空気が南下してヨーロッパに流れ込みました。北半球で北極振動の影響を受けたのはヨーロッパだけではありませんでした。12月10日から13日にかけて、アメリカ中西部の大部分が大規模な吹雪と極寒の気温に見舞われました。… [ 9 ]

2010年の出来事

振動の負の位相の影響をさらに鮮明に示す出来事が2010年2月に起こった。この月、北極振動は1950年以降（正確な記録が残っている期間）全体で最も負の月間平均値である約-4.266に達した。[ 10 ]この月は、米国の中部大西洋岸地域で3度の記録的な暴風雪に見舞われた。最初の嵐は2月5日～6日にメリーランド州ボルチモアで25インチ（640 mm）の降雪をもたらし、 2番目の嵐は2月9日～ 10日に19.5インチ（500 mm）の降雪をもたらした。ニューヨーク市では、別の嵐が2月25日～26日に20.9インチ（530 mm）の降雪をもたらした。 3月8日には、カタルーニャ州と隣接するフランス領ポリネシア州（ラングドック＝ルシヨン、ミディ＝ピレネー）をまたもや暴風雪が襲い、ジローナでは60cmの積雪となった。[ 11 ]この種の暴風雪活動は非常に異常で、負の北極振動値自体と同じくらい極端であると考えられている。2010年から翌冬にかけてのこれらの北極振動の負の値により、寒気が例年よりはるかに南の亜熱帯南フロリダにまで浸透し、多くの場所で記録的な低温と低温月が記録された。[ 12 ]また、その年の2月、3月、12月の平均月間最低気温は、熱帯のビーチリゾートであるカンクンで最も低く、気候期間の平均より4℃以上も低かった。[ 13 ]

1950年以降、1月の北極振動の最大のマイナス値は1977年の-3.767で、この期間はニューヨーク市、ワシントンD.C.、ボルチモア、その他多くの中部大西洋岸地域でその期間に記録された1月の平均気温が最も低かった時期と一致している。1月の北極振動がマイナスになったのは1950年から2010年の間でわずか60.6%であったが、1950年以降ニューヨーク市で最も寒かった1月のうち9回は、北極振動がマイナスになった時期と一致している。[ 14 ]

参照

参考文献

  1. ^ 「北極振動（AO）時系列、1899年～2002年6月」。2013年5月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年1月21日閲覧
  2. ^ 「Ambaum et al. 「北極振動か北大西洋振動か?」」. 2020年3月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年2月26日閲覧。
  3. ^ 「CPC - テレコネクション：北極振動の負荷パターン」。
  4. ^ハンセン、ジェームズ、レト・ルーディ、佐藤真紀子、ケン・ロー (2009). 「そんなに暖かいなら、どうしてこんなに寒いのか？」(PDF) . 2013年7月17日閲覧。{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  5. ^ 「CPC - テレコネクション：北極振動の負荷パターン」。
  6. ^ 「CPC – モニタリングとデータ：日次北極振動指数」 。 2010年12月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年1月29日閲覧。
  7. ^ロレンツ、エドワード・N. (1951). 「北半球海面気圧プロファイルの季節的および不規則的な変動」 .気象学ジャーナル. 8 (1): 52– 59. Bibcode : 1951JAtS....8...52L . doi : 10.1175/1520-0469(1951)008<0052:SAIVOT>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0469 . 
  8. ^ Thompson, David WJ; John Michael Wallace (1998). 「冬季ジオポテンシャル高度・気温場における北極振動の兆候」 . Geophysical Research Letters . 25 (9): 1297– 1300. Bibcode : 1998GeoRL..25.1297T . doi : 10.1029/98GL00950 . 2010年8月28日閲覧。
  9. ^ 「State of the Climate | 2010年12月」 。 2012年1月29日閲覧。
  10. ^ Ripesi, Patrizio; et al. (2012). 「2010年2月の北極振動指数と成層圏との関連性」(PDF) . Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society . 138 (669): 1961– 1969. Bibcode : 2012QJRMS.138.1961R . doi : 10.1002/qj.1935 . S2CID 122729063 . 
  11. ^ Llasat, MC; et al. (2014). 「2010年3月8日のカタルーニャ（スペイン）における吹雪：社会的に大きな影響を及ぼした典型的な湿雪現象」（PDF） . Natural Hazards and Earth System Sciences . 14 (2): 427– 441. Bibcode : 2014NHESS..14..427L . doi : 10.5194/nhess-14-427-2014 .
  12. ^ 2010年南フロリダの天気予報（PDF）
  13. ^ SERVICIO METEOROLÓGICO NACIONAL NORMALES CLIMATOLÓGICAS 、オリジナルより2015 年 7 月 5 日にアーカイブ
  14. ^国立気象局気候予測センターおよびNWS予報局、2010年現在
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