NAO indeks

NAO indeks ehk Põhja-Atlandi ostsillatsiooni indeks on Põhja-Atlandi ostsillatsiooni numbriliseks väljendamiseks kasutatav indeks. Enamasti defineeritakse NAO indeksit kui kahe Atlandi ookeani põhjaosa kohal paikneva püsiva õhurõhuala – Assoori maksimumi ja Islandi miinimumi – normaliseeritud õhurõhkude vahet. Õhurõhu meridionaalne võnkumine nende õhurõhualade vahel mõjutab tugevasti Euroopa temperatuuri- ja sademete erinevusi, seda eriti talvisel poolaastal. Indeksi väärtuse alusel saab seetõttu ennustada mõjutatava piirkonna ilmastikku. Erinevates uuringutes on NAO indeksit määratletud erinevate ilmajaamade andmete põhjal. Indeksit rakendatakse ilma ennustamisel ja kliimamudelite koostamisel, kuid see võimaldab ette näha ka ökoloogilisi protsesse. Põhja-Atlandi ostsillatsiooni lõunapoolse osa moodustav Assoori maksimum (ka Assoori antitsüklon) on püsiv antitsüklonaalne kõrgrõhuala Atlandi ookeanis asuvate Assoori saarte kohal. Tegemist on ühe tähtsaima atmosfääri tsirkulatsiooni mõjutsentriga põhjapoolkeral. Assoori maksimum kuulub koos Bermuda ja California kõrgrõhualadega põhjapoolkera lähistroopilisse antitsüklonite vööndisse. Talvel paikneb Assoori maksimum ligikaudu 30. põhjalaiuskraadil, liikudes suvel põhja suunas 35. põhjalaiuskraadile. Kõrgrõhuala keskmine õhurõhk on 1024 millibaari (hPa). Assoori maksimumi suvine nihkumine põhja suunas võib põhjustada Lääne-Euroopa kohal ulatusliku kõrgrõhuharja teket, mis toob kaasa väga kuuma ja kuiva ilma Pürenee poolsaare, Prantsusmaa, Suurbritannia kaguosa ja Saksamaa aladel. Kõrgrõhualas valitsevad laskuvad õhuvoolud on sellest idas paiknevate Vahemere maade ja Sahara kõrbe ariidsuse põhjustajaks. Islandi miinimumiks nimetatakse Põhja-Atlandi ostsillatsiooni põhjapoolset osa moodustavat püsivat madalrõhuala, mis asub ligikaudu Islandi saare ja Gröönimaa vahelise ala kohal. Sarnaselt Assoori maksimumiga on tegu olulise atmosfääri tsirkulatsiooni mõjutsentriga põhjapoolkeral. Islandi miinimum on seotud tugeva tsüklonaalse tegevusega. Eriti avaldub see mõju talvel, kui Islandi miinimum põhjustab Atlandi ookeani põhjaosa piirkonnas tugevaid tuuli. Keskmine õhurõhk jääb talvisel ajal alla 996 millibaari (hPa). Suvisel ajal madalrõhuala nõrgeneb ja jaguneb kaheks. Idapoolne osa jääb Islandist läände ning läänepoolne liigub Davise väina kohale Labradori meres. Põhja-Atlandi ostsillatsiooni puhul eristatakse positiivset ja negatiivset faasi, mida numbriliselt väljendatakse vastavalt positiivse ja negatiivse NAO indeksi kaudu. Positiivse NAO indeksi (NAO+) korral on Assoori maksimumi ja Islandi miinimumi õhurõhkude vahe keskmisest suurem, mistõttu Põhja-Atlandi ookeani kohal esineb tugev läänevool. See toob kaasa merelisemad ehk keskmisest soojemad ja sajusemad talved ning jahedamad suved Põhja-Euroopas, sealhulgas ka Eestis. Lõuna-Euroopas võib suvel kuivade ilmade tõttu positiivse indeksiga aastatel esineda põuailmasid. Negatiivse NAO indeksi (NAO−) korral on püsivate õhurõhualade õhurõhkude vahe keskmisest väiksem, mis toob endaga kaasa nõrgema läänevoolu. Tulemuseks on kontinentaalsem ehk kuivem ja külmem talv Põhja-Euroopa aladel ja keskmisest enam sademeid ning torme Lõuna-Euroopas, Vahemere maades ja Põhja-Aafrikas. Eestis võib negatiivse NAO indeksiga aastatel esineda talvel tugevate miinuskraadidega pakaselist ilma. Suved on negatiivse indeksiga aastatel Eesti aladel aga keskmisest soojemad ja suhteliselt sademetevaesed. Põhja-Atlandi ostsillatsiooni numbriliseks väljendamiseks kasutatavat NAO indeksit on enamasti defineeritud kui Islandil ja Assori saartel asuvates ilmajaamades mõõdetud õhurõhkude vahet. NAO indeksit on aegade jooksul klimatoloogilistes uuringutes määratletud erinevalt. Seetõttu võivad ka indeksite väärtused olla üksteisest üsna oluliselt erineda, mis väljendub tavaliselt nõrgas andmetevahelises korrelatsioonis. Kuna nii Islandi miinimumi kui ka Assoori maksimumi rõhutsentrid muudavad aasta jooksul oma asukohta, ei ole võimalik kindlaks määrata universaalseid ilmajaamasid, mille õhurõhuandmete põhjal indeksit määratleda tuleks. Lisaks ei asu õhurõhualade rõhutsentrid alati täpselt indeksi määratlemiseks kasutatavate ilmajaamade kohal, mistõttu tuleb terve õhurõhuala iseloomustamisel teha üldistusi antud ilmajaamade õhurõhuandmete põhjal. Siiski on Põhja-Atlandi ostsillatsiooni käsitlevate uurimuste puhul kujunenud tavaks, et Islandi miinimumi keskmist õhurõhku arvestatakse Islandi edelarannikul asuva Stykkishólmuri või Reykjavíki ilmajaama mõõteandmete põhjal, kuigi Rogers on varem kasutanud ka Akureyri jaama andmeid. Assoori maksimumi puhul on aga valik laiem, kuna selle lähipiirkonda jääb rohkem maismaad ja sellest tulenevalt ka rohkem sobilikke ilmajaamasid. Lisaks ühele Assoori saarte jaamale on uuringutes kasutatud ka Pürenee poolsaare edelaosas paiknevaid ilmajaamasid. Assoori maksimumi iseloomustavad õhurõhuandmed pärinevad enamasti ühest järgmistest ilmajaamadest: Ponta Delgada (Assoorid); Lissabon (Portugal); Gibraltar (Suurbritannia). Ponta Delgada ilmajaam asub samanimelises linnas, mis on ühtlasi Assoori saarte halduskeskuseks. Õhurõhuandmeid on seal kogutud 1865. aastast alates, kuid lähimineviku andmed on osaliselt katkendlikud, mistõttu on indeksi aegrida hiljuti parandatud ja uuendatud. Ponta Delgada jaama andmete põhjal arvutatud indeksit oma uuringutes peamiselt kasutanud Rogers, kelle tööst selgus, et indeksi positiivsed väärtused korreleeruvad tugevalt pehmete mereliste talvedega Põhja-Euroopas. Lisaks esines seos Atlandi ookeani tormide liikumisteede ja negatiivse Ponta Delgada indeksi vahel. Islandi miinimumi rõhutsenter asub sellisel juhul Taani väina kohal, suunates tormid Kirde-Atlandi piirkonda. Portugali pealinna Lissaboni mõõteandmete alusel arvutatud NAO indeksit on oma uuringutes kasutanud tuntud USA atmosfääriteadlane Jim Hurrell. Lissaboni indeksi positiivsed väärtused omavad pikas aegreas tugevat seost sademeterohkete talvedega Põhja-Euroopa aladel ja kuivade talvedega Vahemere maades. Lisaks ilmastikule uuris Hurrell ka indeksi korrelatsiooni Gröönimaa jääpuursüdamikega. Selgus, et positiivse indeksiga perioodidel esines varasemat liustike sulamist, mis omakorda võis tõsta merevee taset neil kümnenditel. Eesti puhul on sarnaselt muu Euroopaga tugevam seos indeksi ja kohaliku ilma vahel talveperioodil. Positiivsete väärtuste korral on talved soojad ja pilvised. Negatiivsed väärtused tähendavad kõrgrõhkkonna valitsemist Eesti aladel. Tugev seos esineb indeksi väärtuste ning lumikatte kestuse ja Läänemere maksimaalse jäätumise vahel. Lumi sulab varem ja jääkatte ulatus on väiksem positiivsete indeksi faaside korral. Gibraltari indeksi aegrida on võrreldes eelmistega tunduvalt pikem, kuna esimesed mõõteandmed pärinevad juba aastast 1821. Sarnaselt Ponta Delgada ja Lissaboni indeksitega on ka Gibraltari indeksi positiivsete väärtuste ja Põhja-Atlandilt Euroopa suunas kulgeva läänevoolu tugevuse vahel positiivne seos. 1970. aastatest 1990. aastate keskpaigani oli indeksi trend aegreas positiivne, millele järgnes 1995.–1996. aastal toimunud järsk negatiivne langus, mis on seletatav kümnendi kõige külmema talvega Põhja-Euroopas. Kõige positiivsemad faasid esinesid perioodidel 1988–1989 ja 1994–1995, kui Euroopa põhjaosa talved olid keskmisest sademeterohkemad, seda eriti mägiste piirkondade tuulepealsetel nõlvadel Norras ja Šotimaal. Vahemere maade talved olid neil perioodidel kuivad ja jahedad. Lisaks esines Hispaania lõunaosas, Portugalis, Marokos ja Alžeerias ka tugevat põuda. Peamine korrelatsioon Eesti ilmade ja Gibraltari indeksi väärtuste vahel esineb sarnaselt teiste indeksitega talvel. Soojal poolaastal aga märkimisväärne korrelatsioon puudub. Eelpool kirjeldatud konkreetsete ilmajaamade õhurõhuandmete põhjal arvutatavat NAO indeksit nimetatakse tinglikult statsionaarseks indeksiks. Tegelike kõrg- ja madalrõhuala rõhutsentrite järgi määratavat indeksit nimetatakse aga tsentrite ajalisest liikuvusest tulenevalt dünaamiliseks indeksiks, mis annaks atmosfääri tsirkulatsioonist oluliselt täpsema ülevaate. Näiteks pakkusid Li ja Wang oma 2003. aasta uurimuses välja uue matemaatilisel teel loodud indeksi, mis saadakse, kui üksikute ilmajaamade mõõteandmete asemel võetakse nii troopilistelt kui ka põhjalaiustelt jadana pikkuskraadidel asuvad punktid, mille õhurõhuandmete põhjal interpoleeritakse laiuskraadide keskmised õhurõhkude väärtused. Selline valim hõlmab võrreldes statsionaarse indeksiga palju suuremat piirkonda, võimaldades paremini tabada õhurõhualade rõhutsentreid. Uuringust selgus, et saadud väikese signaali-müra suhtega indeks kirjeldas statsionaarsetest indeksitest täpsemalt rõhutsentrite asukoha muutust aasta jooksul. Samuti oli Li ja Wangi loodud indeksi väärtustel teistest tugevam korrelatsioon just Euroopa põhjaosa (k.a Eesti) ilmastiku kõikumistega. Siiski ei ole kirjeldatud indeks veel kliimauuringutes laialdaselt levinud. Põhja-Atlandi ostsillatsioon Tomingas, O., Jaagus, J., 1999. Atmosfääri tsirkulatsiooni suuremõõtmelised kõikumised ja nende mõju avaldumine Eesti ilmastikus. Publicationes Instituti Geographici Universitatis Tartuensis, 85, 96–107. Hurrell, J., 1995. Decadal Trends in the North Atlantic Oscillation: Regional Temperatures and Precipitation. Science, New Series, Vol. 269, No. 5224 (Aug. 4, 95), 676–679. Hallett, T. B., jt (juuli 2004) Why large-scale climate indices seem to predict ecological processes better than local weather Nature 430, lk 71–75 The Azores High, Weather Online. Kasutatud 05.10.2015. Icelandic Low, Wikipedia. Kasutatud 05.10.2015. Icelandic Low, Encyclopaedia Britannica. Kasutatud 05.10.2015. North Atlantic oscillation, Wikipedia. Kasutatud 05.10.2015. NAO indeksist, Ilm ja inimesed. Kasutatud 05.10.2015. North Atlantic Oscillation (NAO), Climate Research Unit. Kasutatud 10.10.2015. Jones, P.D., Jónsson, T. and Wheeler, D., 1997. Extension to the North Atlantic Oscillation using early instrumental pressure observations from Gibraltar and South-West Iceland. International Journal of Climatology, Vol. 17, 1433–1450 (1997). Rogers, J., 1997. North Atlantic Storm Track Variability and Its Association to the North Atlantic Oscillation and Climate Variability of Northern Europe. Journal of Climate, Vol. 10, 1635–1647. Cropper, T., Hanna, E., Valente, M.A. and Jónsson, T., 2015. A daily Azores–Iceland North Atlantic Oscillation index back to 1850. Geoscience Data Journal, Vol. 2, Issue 1, 12–24. Li, J., Wang, J., 2003. A New North Atlantic Oscillation Index and Its Variability. Advances in Atmospheric Sciences, Vol. 20, No. 5, 2003, 661–676. Hurrelli Lissaboni indeks Osborni Gibraltari indeks CPC indeks