Den arktiske oscillasjonen

Den arktiske oscillasjonen (AO) er en indeks for de dominerende, kortere trykkvariasjonene ved havnivå i områdene nord for 20 ºN. Styrken varierer over tid, men uten noen bestemt periodisitet, og er preget av det atmosfæriske trykkets anomalier bestemt av fortegnet i Arktis, balansert av anomalier med motsatt fortegn sentrert rundt 37°–45° N (nordlig breddegrad).
Den nordatlantiske oscillasjon er et fenomen likt den arktiske oscillasjonen. Det diskuteres om den ene eller den andre er en mer fundamentalt representant for atmosfærens dynamikk. Den nordatlantiske oscillasjon kan bli identifisert på en fysisk mer meningsfull måte, som kan ha større innvirkning på målbare effekter av endringer i atmosfæren.

Beskrivelse

Den arktiske oscillasjonen opptrer som et ringformet mønster med avvikende atmosfæretrykk ved havnivå sentrert ved polene. På grunn av kontinenter og store landmasser blir det en ringformet struktur i Arktisk, mens ringmønstret rundt Antarktis er nesten sirkulært. 
Klimatologene antar at den arktiske oscillasjonen er kausalt knyttet til (og dermed delvis bestemt av) globale værmønstre. Den amerikanske klimatologen James Hansen forklarte hvorfor denne mekanismen påvirker været langt fra Arktis som følger: 
«I hvilken grad arktisk luft trenger inn i områder på midtre breddegrader er relatert til AO-indeksen, som er definert ved  atmosfæriske trykkmønstre ved jordoverflaten. Når AO-indeksen er positiv er overflatetrykket lavt i polarområdet. Dette hjelper midtstrømstrømmen til å blåse sterkt og konsekvent fra vest til øst, og dermed holde kaldt arktisk luft fanget i polarområdet. Når AO-indeksen er negativ er det en tendens til å være høyt trykk i polarområdet, svakere sonalvind, og større bevegelse av kald polar luft inn i området ved midtre breddegrader.»

Periodisitet

Gjennom det meste av forrige århundre har den arktiske oscillasjon vekslet mellom positive og negative faser. Ved å behandle måledata ved hjelp av 60-dagers løpende gjennomsnitt sees en tendens til en mer positiv fase siden 1970-årene, selv om det har vært en overgang til en mer nøytral tilstand det siste tiåret fra 2002. Pendlingene svinger stokastisk mellom negative og positive verdier på daglig-, månedlig-, sesongmessige- og årlige tidsskalaer. Dette selv om en innenfor meteorologien har oppnådd stor presisjon for kortsiktige prognoser. (Korrelasjonen mellom faktiske observasjoner og 7-dagers gjennomsnittlig GFS ensemble AO-prognoser er rundt 0,9.)
Denne sonale symmetriske vippeformen mellom havtrykk i polare- og tempererte breddegrader ble først oppdaget av Edward Lorenz  og navngitt i 1998 av David W. J. Thompson og John Michael Wallace.

Konsekvenser

National Snow and Ice Data Center beskriver noen av virkninger av den arktiske oscillasjonen. I den positive fasen vil høyere trykk på midlere bredegrader føre til at stormer til havs føres lenger mot nord. Endringer i sirkulasjonsmønstre fører til våtere vær i Alaska, Skottland og Skandinavia, men tørrere forhold i vestlige deler av USA og Middelhavet. I den positive strekker kald vinterluft seg ikke så langt inn i Nord-Amerika som den gjør i den negative fasen av svingningen. Dette gjør at mye av USA øst for Rocky Mountains blir varmere enn normalt, men Grønland og Newfoundland blir kaldere enn vanlig. Været i den negative fasen er generelt «motsatt» av de positiv fase.
Klimatologer tar med den arktiske svingningen i offisielle offentlig forklaringer på ekstreme værforhold. Følgende uttalelse fra National Oceanic and Atmospheric Administration's Nasjonale Klimatiske Data Center: State of the Climate desember 2010 bruker uttrykket «negative Arktiske Oscillasjon» fire ganger, og er representative for denne tendensen: «Kald arktisk luft grep om Vest-Europa i de tre første ukene av desember. To store snøstormer, isdannelse og lave temperaturer skapte kaos i store deler av regionen ...Det harde vinterværet var knyttet til en negativ arktiske svingning, som er et klimamønster som påvirker været på den nordlige halvkule. En svært langvarig sterk høytrykksrygg i nærheten av Grønland førte til at kald arktisk luft ble skjøvet langt sør i Europa. Europa var ikke den eneste regionen på den nordlige halvkule som ble påvirket av den arktiske oscillasjon. En stor snøstorm og kalde temperaturer påvirket mye av Midtvesten i USA den 10. til 13. desember...»

Hendelsen i 2010

En god illustrasjon av effekten av den negative fasen av den arktiske oscillasjonen fant sted i februar 2010. I denne måneden nådde den sin mest negative månedlig gjennomsnittlige verdi på rundt -4,266, som er den største verdien siden 1950-årene (perioden der nøyaktige målinger er gjort). Februar 2010 var preget av tre separate historiske snøstormer i den midt Atlantiske-regionen av USA. Den første stormen førte til 64 cm snø på Baltimore, Maryland den 5. og 6. februar. En annen storm som ble forårsaket 50 cm snø den 9. til 10. februar. I New York City kom en separat snøstorm som ga 53 cm den 25. og 26. februar. En annen snøstorm feide over Catalonia samt nærliggende franske deler av (Languedoc-Rousillon, Midi-Pyreneene) den 8. mars, noe som ga 60 cm snø i Girona. Denne typen snøstormaktivitet er vurdert til å være svært avvikende, og er like så ekstreme som den negative verdiene av den arktiske oscillasjonen.
Den største negative verdien for den arktiske oscillasjonen siden 1950 oppstod i januar 1977 og var på -3,767. Dette sammenfalt med den kaldeste gjennomsnittlige januar-temperaturen i New York City, USA, Baltimore og mange andre mid-Atlantiske steder i løpet av tiden det varte. Selv om januar-verdiene av den arktiske oscillasjonen har vært negativ i bare 60,6 % av tiden mellom 1950 og 2010, har 9 av de 10 kaldeste januarmånedene i New York City siden 1950 sammenfalt med negative utslag av den arktiske oscillasjonen.