Vedel ste, že jeden z najvýznamnejších atmosférických javov nad Severným Atlantikom má čoraz väčší vplyv na extrémne počasie v Európe? Hovoríme o Severoatlantickej Oscilácii (NAO), kľúčovom faktore ovplyvňujúcom počasie od horúcich vĺn až po povodne. Nová štúdia vrhá svetlo na to, ako klimatická zmena mení správanie letnej NAO, čo má dôležité dôsledky pre pripisovanie extrémneho počasia.

Čo je Severoatlantická Oscilácia (NAO)?

NAO je dominantný režim atmosférickej variability nad severoatlantickým sektorom. Predstavuje rozsiahly „hojdací“ vzor v anomálii atmosférického tlaku.

• Pozitívna fáza NAO odráža zosilnený tlakový gradient juh-sever, spojený so silnejšími zonálnymi prúdovými vetrami (jet stream).
• Negatívna fáza NAO naopak odráža znížený tlakový gradient, spojený so slabšími zonálnymi prúdovými vetrami.

Extrémne stavy letnej NAO sú dlhodobo spájané s vážnymi letnými poveternostnými udalosťami v Európe, ako sú horúce vlny, suchá a povodne. Zvýšená pravdepodobnosť extrémneho letného počasia v Európe za posledných 40 rokov vyvoláva obavy, že globálne otepľovanie môže ovplyvniť extrémy letnej NAO a tým zvýšiť pravdepodobnosť horúčav v Európe. Predchádzajúce štúdie sa však zameriavali hlavne na zmeny v priemernom stave NAO, nie na jej variabilitu alebo extrémne stavy.

Klimatická zmena rozširuje variabilitu letnej NAO.

Najnovšie zistenia ukazujú, že štatistické rozloženie indexu letnej Severoatlantickej Oscilácie sa rozširuje s rastúcim globálnym otepľovaním. To znamená, že letná NAO vykazuje zosilnenú variabilitu v dôsledku globálneho otepľovania. Táto zosilnená variabilita vedie k vyššej pravdepodobnosti výskytu extrémnych stavov NAO – pre pozitívne aj negatívne fázy.

• Štúdia definuje pozitívne extrémy NAO ako index nad 1,5 štandardnej odchýlky a negatívne extrémy pod -1,5 štandardnej odchýlky.
• Simulácie s rozsiahlymi súbormi klimatických modelov (tzv. „Large Ensembles“ – LEs) aj reanalýzy dát potvrdzujú toto rozširovanie distribúcie indexu letnej NAO.
• Nárast výskytu extrémov letnej NAO bol konzistentný naprieč rôznymi modelmi zemského systému.
• Náznaky tejto zvýšenej pravdepodobnosti sa objavujú aj v historických obdobiach, najmä v dátach 20. storočia (20CR reanalysis).
• Tento nárast je pozorovateľný vo väčšine troposféry, od 500 hPa až po 200 hPa.

Zosilnené dopady na povrchové teploty v severozápadnej Európe

Zvýšená frekvencia extrémnych stavov letnej NAO má priame dôsledky na klímu. Štúdia preukázala zosilnenie ich dopadov na povrchovú teplotu najmä v severozápadnej Európe.

• Počas pozitívnych extrémov letnej NAO sa zosilňuje a rozširuje otepľujúci efekt nad severozápadnou Európou. Tieto udalosti majú tiež ochladzujúci účinok nad Grónskom a Stredomorím.
• Počas negatívnych extrémov letnej NAO dochádza k zvýšenému ochladzovaniu nad severozápadnou Európou. Okrem toho sa prejavuje zosilnenie otepľovacieho efektu nad Stredomorím.
• Analýzy potvrdili, že tieto teplotné dipólové vzory sú vyvolané extrémami letnej NAO, nie naopak.
• Hoci modely ukazujú aj zosilnenie vplyvu extrémov letnej NAO na zrážky, toto zosilnenie nebolo štatisticky významné.

Príčiny zmien: Dynamika atmosférických prúdov

Zmeny v extrémnych stavoch letnej NAO sú spojené so zmenami v atmosférických režimoch prúdenia. Štúdia skúmala posuny v polohe veterného prúdenia (jet stream) riadeného vírmi a v indexe Grónskej blokády ako ukazovatele.

• S klimatickou zmenou sa pozoruje posun veterného prúdenia smerom k pólom a zosilnenie Grónskej blokády.
• Zvyšujúce sa negatívne extrémy NAO sú spojené so zvyšujúcim sa počtom extrémnych epizód Grónskej blokády.
• Zvyšujúce sa pozitívne extrémy NAO sú spojené so zvyšujúcim sa počtom extrémnych epizód severného odklonu veterného prúdenia aj Grónskej blokády.
• Tieto zistenia naznačujú, že v prechodne sa otepľujúcej klíme pravdepodobne nastanú oba scenáre: „rýchlejší sa stávajú ešte rýchlejšími“ (súvisiace so zosilnenými pozitívnymi extrémami NAO) a „vlny sa stávajú vlnitejšími“ (súvisiace so zosilnenými negatívnymi extrémami NAO), namiesto toho, aby jeden dominoval.

Dôsledky a záver

Zistenia tejto štúdie sú kľúčové, pretože zdôrazňujú účinky klimatickej zmeny na prechodné správanie atmosféry. Majú dôležité implikácie pre pripisovanie extrémnych poveternostných udalostí. Hoci sa zvyšovanie výskytu extrémov NAO javí robustnejšie pre negatívnu fázu, aj malý nárast pozitívnych extrémov má značný vplyv, keďže priemerný stav letnej NAO má pod globálnym otepľovaním pozitívny trend. Dáta reanalýzy z 20. storočia naznačujú, že táto zvýšená pravdepodobnosť extrémnych letných NAO sa už objavuje v historickom období.

Tento posun v dynamike letnej Severoatlantickej Oscilácie predstavuje ďalšiu vrstvu komplexnosti, ktorej musíme čeliť v meniacom sa podnebí. Pripravme sa na to, že letá v Európe môžu byť čoraz extrémnejšie. JaroR

Štúdia publikovaná v časopise Communications Earth & Environment

Glosár kľúčových pojmov

• Severoatlantická oscilácia (NAO): Dominantný režim atmosférickej variability nad severoatlantickým sektorom, charakterizovaný veľkým „váhavým“ vzorom v anomáliách atmosférického tlaku medzi Azorami a Islandom.
• Pozitívna fáza NAO: Spojená so zosilneným južno-severným tlakovým gradientom a silnejšími zonálnymi prúdovými prúdmi, čo vedie k teplejšiemu a vlhkejšiemu počasiu v severnej Európe a suchšiemu počasiu v južnej Európe.
• Negatívna fáza NAO: Spojená so zníženým tlakovým gradientom a slabšími zonálnymi prúdovými prúdmi, čo vedie k chladnejšiemu a suchšiemu počasiu v severnej Európe a vlhkejšiemu počasiu v južnej Európe.
• Index NAO: Kvantitatívna miera stavu NAO, často odvodená z rozdielov atmosférického tlaku alebo analýzy empirických ortogonálnych funkcií (EOF).
• Variabilita NAO: Rozsah, v akom sa index NAO mení v čase. Zosilnená variabilita znamená väčšie fluktuácie a častejšie extrémne stavy.
• Extrémne stavy NAO: Výskyt indexu NAO, ktorý sa výrazne líši od priemeru, zvyčajne definovaný ako viac ako 1,5 štandardnej odchýlky od priemeru (pre pozitívne aj negatívne extrémne udalosti).
• Globálne otepľovanie: Dlhodobý nárast priemernej teploty zemského klimatického systému, pozorovaný od predindustriálneho obdobia, spôsobený hlavne ľudskou činnosťou, najmä emisiami skleníkových plynov.
• Zonálny prúdový prúd (jet stream): Pás silných západných vetrov vo vysokej nadmorskej výške, ktoré sa nachádzajú v hornej troposfére. Jeho zmeny (posun, zosilnenie, oslabenie) sú kľúčové pre atmosférickú cirkuláciu.
• Grónska blokáda: Atmosférický blokujúci vzor, ktorý sa vyskytuje nad Grónskom, narúša typický západný tok vzduchu a môže viesť k pretrvávajúcim poveternostným udalostiam v Európe.
• Empirická ortogonálna funkcia (EOF) analýza: Štatistická technika používaná na dekompozíciu priestorových a časových dát na ortogonálne módy, pomáha identifikovať dominantné vzory variability, ako je NAO.
• Veľké súbory (Large Ensembles, LEs): Súbory klimatických simulácií, ktoré sa líšia len nepatrne v počiatočných podmienkach, čo umožňuje skúmať vnútornú variabilitu klimatického systému.
• Reanalytické údaje (Reanalysis data): Globálne, priestorovo súvislé a časovo konzistentné dáta o atmosfére a zemskom povrchu, ktoré sa vytvárajú asimiláciou (kombináciou) pozorovaní s modelom počasia. 20CR (20th Century Reanalysis) je jedným z takýchto súborov údajov.
• RCP 8.5 (Representative Concentration Pathway 8.5): Scenár budúcej koncentrácie skleníkových plynov, ktorý predstavuje scenár s vysokými emisiami (najhorší scenár), čo vedie k výraznému globálnemu otepľovaniu.
• Antropogénne pôsobenie: Vplyvy na životné prostredie, ktoré sú výsledkom ľudskej činnosti, ako sú emisie skleníkových plynov.
• Režimy atmosférického prúdenia: Stabilné alebo semi-stabilné vzory atmosférickej cirkulácie, ktoré môžu trvať dni až týždne a ovplyvňujú regionálne počasie a klímu.