A Szeptember-December Távkapcsolat (SDT)

(rövid leírás)

Amióta az AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation, az Atlanti-óceán északi medencéjében a tengerfelszín hőmérsékletének több évtizedes időskálán megfigyelhető ingadozása) 1995-ben pozitív (meleg) fázisba váltott, Grönland, Skandinávia és a Brit-szigetek tág térségének szeptemberi és rákövetkező decemberi havi légnyomás-anomáliái (átlagostól vett eltérései) között nagyfokú szabályszerűségek mutatkoznak. Mivel e térség decemberi légnyomás-anomáliája meghatározó jelentőségű Közép-Európa decemberi hőmérsékleti viszonyaira, ezért a távkapcsolat ez utóbbira is kiterjed. Erre alapul e távkapcsolat hőmérsékleti előrejelzése.   

A 29 év szeptembere a légnyomás-anomália mintázata alapján négy típusba (a továbbiakban: klaszterbe) válogatható szét. (Négy szeptember nem volt egyik klaszterbe sem sorolható.) E négy klaszter (H1, H2, E1, E2) átlagos szeptemberi légnyomás-anomáliája látható az 1. ábra felső részén. (Például a H1 klaszterbe azok a szeptemberi esetek kerültek, amikor Grönlandtól a Skandináv-félszigetig pozitív légnyomás-anomália volt megfigyelhető, attól délebbre pedig negatív.) 

1. ábra Az egyes klaszterek átlagos szeptemberi (fent) és decemberi (lent) havi légnyomás-anomáliái (1995-2023)

Az ábra alsó részén az adott klaszterekbe sorolt szeptembereket követő decemberek átlagos légnyomás-anomáliája szerepel. Markáns különbség látható a H és az E típusú esetek, illetve hasonlóság a H1 és H2, illetve E1 és E2 esetek között.

A 2. ábra szerint a szeptemberben klaszterekbe sorolt évek decemberi közép-európai átlaghőmérsékleti értékei között 2019 előtt nem volt átfedés: a H1 klaszter esetei a (-2, -4), a H2 klaszteré a (0, -2), az E1 klaszteré a (0, +1), az E2 klaszteré a (+1,5, +2,5) °C-os hőmérsékleti tartományba estek. Aztán 2019-től mintha a sávok ugrottak volna felfelé 3-4 °C-ot, ami – itt most nem részletezett vizsgálatokra alapozva – az éghajlatváltozás távkapcsolatokat gyengítő hatásának következménye lehet.

A kérdés mostantól az, hogy a jövőben a távkapcsolat, vagy az éghajlatváltozás kiváltotta kényszer lesz-e erősebb az adott év decemberében.

2. ábra A decemberi havi hőmérséklet-anomália 1995 és 2023 között Közép-Európában, klaszterenként színezve

2024 szeptemberében az elmúlt több mint 120 év második legnagyobb pozitív légnyomás-anomáliája következett be az Észak-atlanti térségben (3. ábra). Ez az év egyértelműen a H1 klaszterbe sorolható, tehát a 2. ábra sötétkék körökkel jelzett eseteinek hőmérsékleti tartományába eshet majd jó eséllyel 2024 decembere. A kérdés az, hogy idén a távkapcsolat a 2019 előtti vagy utáni működést mutatja-e. A rendkívül erős H1 típusjegyek előbbi, tehát egy hideg december mellett szólhatnak.

3. ábra A szeptemberi légnyomás-anomália 2024-ben

 A Szeptember-December Távkapcsolat

előrejelzése 2024 decemberére

2024-ben a szeptemberi észak-atlanti légnyomás-anomália +4,5 hPa volt, amely érték 1896 óta, azaz több mint 120 éve a második legmagasabb (csak az 1986-os +4,7-es érték előzi meg), a mostani AMO fázisban pedig kiemelkedően a legmagasabb. Ez Közép-Európában az átlagosnál hidegebb decembert valószínűsít.

A szeptemberi légnyomás-anomália 2024-ben

A jelenlegi, 1995 óta tartó AMO-fázisban a Szeptember-December Távkapcsolatot nagyfokú mintázati szabályszerűség jellemzi. Márpedig az idei szeptember a légnyomás-anomália struktúrája alapján egyértelműen a H1-es klaszterbe sorolható, abban is legjobban az 1995-ös és a 2001-es szeptemberire hasonlít. (Utóbbit követő december az elmúlt 29 év leghidegebbike volt.) Mindez tehát a fenti előrejelzést, a hideg december esélyét növeli tovább.

Azonban még közbeszólhat az éghajlatváltozás.

Az elmúlt évek szomorú tapasztalata ugyanis, hogy bár a klaszterbe sorolás jól előrejelezte a december nagytérségű légnyomás anomáliáját, 2019-től 2022-ig a várt hideg helyett mégis mindahányszor enyhe lett a december Közép-Európában. Ennek közvetlen oka pedig az volt, hogy 2019 óta egy új jelenség mutatkozik decemberben a Brit-szigetek és Skandinávia térségében: szignifikáns negatív légnyomás-anomália a klasztereik korábbi átlagához képest, ez pedig – érzékeny helyen módosítva a légnyomási mező mintázatát – a várakozásoktól eltérően enyhe decembert okozott 2019 és 2022 között Közép-Európában, és egyben a kontinens jelentős részén.

A nagy kérdés az, hogy idén a távkapcsolati, vagy az imént említett éghajlatváltozás kiváltotta kényszer lesz-e erősebb hatással Közép-Európa decemberi hőmérsékletére. Mindenesetre a H1 klaszterbeli jellemzők rendkívül markánsak voltak idén, ez pedig a távkapcsolat döntő súlya mellett szólhat.

1995 és 2001 szeptembereinek és decembereinek légnyomás-anomáliájának átlagai láthatók alább:

 A szeptemberi és a decemberi légnyomás-anomália (1995 és 2001 átlagai)

Amennyiben idén decemberben valóban az 1995-ös és 2001-es évire hasonlít a nagytérségű légnyomás-anomália, akkor a fenti jobb oldali térképen láthatóhoz hasonló elrendeződéssel együtt járó kifejezetten hideg időre számíthatunk. Ha most sem lesz hideg a december, akkor az erős jelzés lesz arra, hogy tartós, igazi téli hidegre az év utolsó hónapjában a jövőben már csak igen kis eséllyel számíthatunk.

Végezetül még két ábra. Az elsőn az 1995-ös és 2001-es decemberek légnyomás-anomáliája heti átlagos bontásban látható, alatta a két december hét-hét kiemelt napjának 00 UTC-s légnyomás analízise kerül bemutatásra. A két december rendkívül hasonló lefolyású volt. Kérdés, hogy követi-e ebben is 2024 e két decembert.

Az ENSO hatása a Szeptember-December Távkapcsolatra

Cikkünk bemutatja a jelenlegi AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) fázisban az ENSO (El Nino Southern Oscillation) hatását a Szeptember-December Távkapcsolatra.

Az adatok a NOAA adatbázisából (1) származnak. A légnyomás és hőmérsékleti eltérések az 1991-2020-as átlaghoz viszonyítanak. Az ENSO helyzete a MEI.v2, az ENSO jelenséget talán legjobban összegző index november/decemberi és december/januári értékének átlaga alapján került meghatározásra.

Az 1995 óta tartó pozitív AMO fázisban eddig hat El Nino esemény történt, amely decemberben is El Nino besorolást kapott.  Három eset a korábbi cikkünkben bemutatott két hideg decemberes klaszter egyikébe (H1, H2) esett, három pedig klaszterbe sorolhatatlan (N) volt a szeptember légnyomási képe alapján (ábra).

Az 1995 és 2023 közötti pozitív AMO fázis El Nino évei havi légnyomás-anomáliáinak lefolyása szeptembertől decemberig, valamint a decemberek hőmérsékleti anomáliái

Az ENSO hatás („klaszter hatásnál” jóval gyengébb) létezése mellett szólhat, hogy a H1-es és H2-es klaszteres El Nino esetekben a klasztereiken belüli átlagos hasonlóságnál jóval erősebb azonos jegyek mutatkoztak a mintázatban októbertől decemberig, illetve, hogy két N klaszteres eset teljesen eltérő szeptemberi induló nyomási kép után novemberre már nagyon hasonlóvá vált, majd maradt a nagyfokú hasonlóság decemberre is. (A 2023-as év ENSO szempontból vegyes képet mutatott: a hónap első fele a H1 és H2 klaszterekhez, második fele a másik két N klaszterbeli esethez hasonlított.)

Hivatkozás

1. Data/image provided by the NOAA/OAR/PSL, Boulder, Colorado, USA, from their Web site at https://psl.noaa.gov/

A Szeptember-December Távkapcsolat (SDT) jellemzői a jelenlegi AMO-fázisban (1995-2023)

Bevezetés

A Meteorological Applications-ben (1) ismertetett légköri távkapcsolat (jelen cikkben bevezetett elnevezéssel a Szeptember-December Távkapcsolat (September-December Teleconnection, SDT)) a jelenlegi, 1995 óta tartó pozitív AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) fázisban a szeptemberi és a három hónappal későbbi, decemberi euro-atlanti légnyomás-anomália mezők között különösen erős mintázati szabályszerűségeket mutat.

Cikkünkben leírjuk e szabályszerűségeket, tárgyaljuk azok viszonyát az északi hemiszférán a téli hónapok légnyomás-anomáliájának legfontosabb alakítójával, a sarki örvénnyel (polar vortex), továbbá ismertetünk egy új jelenséget, amely az éghajlatváltozás jele lehet, és 2019-től szól bele decemberben a légköri folyamatokba.

Az adatok a NOAA adatbázisából (2) származnak. A légnyomás eltérések az 1991-2020-as, a hőmérsékleti anomáliák az 1995-2022-es átlaghoz viszonyítanak. A decemberi közép-európai felszíni (surface) hőmérsékleti átlagok az E 10°-27.5°, N 45°-55° területre eső rácspontok átlagai.

A szeptemberi euro-atlanti légnyomás-anomália mintázatokat négy klaszterbe (H1, H2, E1, E2) válogattuk szét, illetve egy ötödikbe (N) a négy klaszterbe nem sorolható esetek kerültek. A klasztereket bemutató ábrákon feltüntettük a decemberi közép-európai havi hőmérsékleti anomáliák és az AO (Arctic Oscillation) index decemberi értékeit is.

A H1 klaszter

• Erős pozitív légnyomás-anomália Grönlandtól keletre, délkeletre, délre, negatív anomália pedig attól délebbre (1. ábra).
  
• Az időszak hat leghidegebb közép-európai decemberét megelőző szeptember ebbe a klaszterbe esett.
• E klaszterbe került 2021 és 2022 decembere is, erre – a H2 klaszter 2019-es és 2020-as eseteivel együtt – később még visszatérünk. (2021 határeset a grönlandi és a szigetet körülölelő pozitív anomáliába beékelődő kis negatív terület miatt – ezt a szeptembert egy átlagos hőmérsékletű december követte.)

1. ábra A H1 klaszter havi légnyomás-anomáliái szeptemberben és decemberben (1995-2023)

A H2 klaszter

• Erős negatív anomália Skandinávia északi részén, illetve attól északra, valamint a Skandináv-félsziget és Grönland között, markáns pozitív anomália délnyugatra, délre (2. ábra). (2019 határeset, mert a negatív anomália kissé keletebbre volt, a pozitív eltérés pedig nem olyan markáns. Ezt a szeptembert a klaszter kiugróan legenyhébb  decembere követte.)
  
• A 2 °C-nál kisebb negatív decemberi hőmérsékleti anomáliát hozó évek szeptemberei mind ebbe a klaszterbe estek. 

2. ábra A H2 klaszter havi légnyomás-anomáliái szeptemberben és decemberben (1995-2023)

Az E1 klaszter

• Észak-Amerikából induló pozitív anomáliás gyűrű, grönlandi vagy attól keletre, délkeletre megfigyelhető nagyon erős negatív góc (3. ábra).                                  
• Az e klaszterbe került szeptembereket mérsékelten enyhe decemberek követték.

3. ábra Az E1 klaszter havi légnyomás-anomáliái szeptemberben és decemberben (1995-2023)

Az E2 klaszter

• A Skandináv-félszigetre, illetve attól északra korlátozódó pozitív anomália, negatív góc, gócok attól délebbre, illetve Grönland környékén (4. ábra).
• Erősen szignifikáns (+1,5 °C feletti) pozitív decemberi hőmérsékleti anomália előtti esetek.

4. ábra Az E2 klaszter havi légnyomás-anomáliái szeptemberben és decemberben (1995-2023)

Az N klaszter

Négy szeptember nem volt a fenti négy klaszterbe sorolható  (5. ábra).

5. ábra Az N klaszter havi légnyomás-anomáliái szeptemberben és decemberben (1995-2023)

Az SDT kapcsolata a sarki örvénnyel és az AO index-szel

Az északi hemiszférán a téli időszak hőmérséklet-anomáliájáért nagy mértékben felelős sarki örvény működésének fontos mutatószáma az AO (Arctic Oscillation) index. Erős sarki örvény idején (szignifikánsan pozitív AO index) a téli félévben a hideg levegő – mivel azt az örvénylés mintegy a sarkvidékre zárja – nem tud gyakran, nagyobb mennyiségben lejutni az alacsonyabb földrajzi szélességekre, így Közép-Európába sem. Ekkor az átlagosnál többnyire enyhébb időjárás uralkodik nálunk is. Amikor gyenge a sarki alacsony nyomás (szignifikánsan negatív AO index), a poláris jet gyakoribb behullámzásával a hideg levegő többször kitörhet a sarkvidékről dél felé, és ez felelős a tartósabb kemény téli időjárásért Európában, Észak-Amerikában és Ázsiában is.

A szeptemberi euro-atlanti légnyomás-anomália alapján készített klaszterezés nagy pontossággal megjósolta a szignifikánsan gyenge vagy erős decemberi sarki örvény működést (6. ábra): a H1 vagy a H2 klaszterbe esett a tizenegy -1 alatti AO indexű decemberből tíz, a hét +1 feletti AO indexű esetből viszont mindössze egy.

6. ábra Az egyes klaszterek decembereinek havi AO indexei (színessel) és hőmérséklet-anomáliái (fehérrel) (1995-2023)

Az egyes klaszterek átlagos szeptemberi és decemberi havi légnyomás-anomáliáit bemutató 7. ábra szemléletesen adja a magyarázatot a fentiekre: a sarkvidék fölött decemberben a H1 és H2 klaszterben erős pozitív, az E1 és E2 klaszterben negatív légnyomás-anomália látható.

7. ábra Az egyes klaszterek átlagos szeptemberi és decemberi havi légnyomás-anomáliái (1995-2023)

A negatív AO indexű decemberek átlagos havi légnyomás-anomáliája (8. ábra) nagyon hasonlít a H1 és H2 klaszterekéhez (7. ábra).

8. ábra A negatív AO indexű decemberek átlagos légnyomás-anomáliája (1995-2023)

Közép-Európában 1995 óta az 1 °C-nál nagyobb negatív havi hőmérsékleti anomáliával járt hét december közül hat negatív AO indexszel párosult. Ugyanakkor az 1 °C-nál nagyobb pozitív hőmérsékleti anomáliával járt kilenc december között is volt négy, amely negatív AO index mellett következett be. Az átlagosnál gyengébb sarki örvény tehát térségünkben – egy-egy kivételes esettől eltekintve – szükséges feltétele a hideg decembernek, de közel sem elégséges. Ennek magyarázata az, hogy a sarki hideg kitörések elkerülhetik Közép-Európát (ilyenkor többnyire Észak-Amerikát vagy az Atlanti-óceánt célozzák meg), ezért ekkor errefelé enyhe lehet a december. Az elmúlt huszonkilenc évben a szeptemberi légnyomás-anomália alapján készülő klaszterezés a sarki örvény decemberi állapotánál (az AO index előjelénél) is jobban szétválasztotta a szignifikánsan hideg és enyhe decembereket: előbbi esetben hétből hétszer, utóbbiban nyolcból hatszor „megfelelő” klaszterbe kerültek az esetek.

Egy új jelenség: rejtélyes decemberi depresszió a Brit-szigetek és Skandinávia térségében

Az elmúlt évek szomorú tapasztalata volt, hogy bár a klaszterbe sorolás jól előrejelezte a december nagytérségű légnyomás anomáliáját, 2019-től 2022-ig a várt hideg helyett mégis enyhe lett a december Közép-Európában. Egy globális skálán jó légnyomás-anomália előrejelzés – a pozitív és negatív légnyomás-anomáliák helyének hozzávetőlegesen jó prognosztizálása – is járhat regionálisan óhatatlanul a várakozásokkal ellentétes hőmérsékleti kihatással, de mindez négy éven át?

A magyarázat a 9. ábráról olvasható le. 2019 óta egy új jelenség mutatkozik a Brit-szigetek és Skandinávia térségében decemberben: négy éven át szignifikáns negatív légnyomás-anomália a klasztereik korábbi átlagához képest, ez pedig – érzékeny helyen torzítva a légnyomási mező mintázatát – a várakozásoktól eltérően enyhe decembert okozott 2019 és 2022 között Közép-Európában, és egyben a kontinens jelentős részén. 2023-ban nem volt vizsgálható klaszter-átlaghoz viszonyulás, hiszen besorolhatatlan (N) volt a szeptember, de a sokéves átlagnál ekkor is jóval alacsonyabb volt a légnyomás – és mintha egy kontinentális negatív góc egy Brit-szigeteki góccal egyesült volna (5. ábra).

9. ábra A H1 vagy H2 klaszterekbe eső esetek 2018 előtti (11 eset, balra fent) és 2018 utáni (4 eset, középen, fent) átlagos légnyomás-anomáliái decemberben, és azok különbsége (jobbra fent), valamint az azokhoz tartozó hőmérsékleti anomáliák (lent)

A ciklonerősség, ciklongyakoriság megnövekedése, a ciklonpályák módosulása a Brit-szigetek és Skandinávia térségében az éghajlatváltozás újabb következménye lehet, amelyet kiválóan szemléltet a  10. ábra: 2019-ben mintha új éghajlati rezsim kezdődött volna Közép-Európában a decemberi havi hőmérséklet-anomália tekintetében. A szeptemberben klaszterekbe sorolt évek decemberi értékei között 2019 előtt nem volt átfedés: a H1 klaszter esetei a (-2, -4), a H2 klaszteré a (0, -2), az E1 klaszteré a (0, +1), az E2 klaszteré a (+1,5, +2,5) °C-os tartományba estek, majd 2019-től mintha a sávok ugrottak volna felfelé 3-4 °C-ot.

10. ábra A decemberi havi hőmérséklet-anomália 1995 és 2023 között Közép-Európában, klaszterenként színezve

Összefoglalás

A Szeptember-December Távkapcsolat a jelenlegi, 1995 óta tartó AMO fázisban különösen erős mintázati szabályszerűségeket mutat, amelyek alapján az évek klaszterekbe sorolhatók.

A szeptemberi euro-atlanti légnyomás-anomália alapján készített klaszterezéssel egyrészt prognosztizálhatjuk a sarki örvény decemberi működését (az 1-nél nagyobb abszolút értékű, szignifikánsnak tekinthető AO-indexű decembereket csaknem 90 százalékos pontossággal választva szét előjelük szerint H és E típusú klaszterekbe), másrészt az esetek nagy többségében a decemberi közép-európai hőmérsékleti anomália előjelére és nagyságára vonatkozó előrejelzés adható.

Megjelent azonban egy új jelenség, amely az éghajlatváltozással lehet kapcsolatos: 2019 óta markáns negatív légnyomás-anomália mutatkozik decemberben a Brit-szigetek és Skandinávia térségében a H1 és H2 klaszterek eseteinél, korábbi klaszter-átlagaikhoz képest. Ez megnehezítheti, illetve paradox módon egyszerűbbé teheti elsődleges célunkat, a decemberre vonatkozó hőmérsékleti előrejelzést Közép-Európára.

Hivatkozások

1. Babolcsai, Gy., Hirsch, T. (2019) Teleconnection between mean sea level pressure in the North Atlantic for September, the AMO phase and mean temperature in Central Europe for December (1896–2015). Meteorological Applications. Volume26, Issue2, 267-274. https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/met.1760

2. Data/image provided by the NOAA/OAR/PSL, Boulder, Colorado, USA, from their Web site at https://psl.noaa.gov/

A Szeptember-December Távkapcsolat előrejelzése 

2022 decemberére

2022-ben a szeptemberi észak-atlanti légnyomás-anomália +0,8 hPa volt, és ez Közép-Európában az átlagosnál hidegebb decembert valószínűsít.

A  jelenlegi, 1995 óta tartó AMO-fázisban a Szeptember-December Távkapcsolatot nagyfokú mintázati szabályszerűség jellemzi. Márpedig az idei szeptember légnyomás-anomáliájának struktúrája az 1-es klaszterbe illik, abban is legjobban a 2001-es szeptemberire hasonlít, amelyet követő december az elmúlt 27 év leghidegebbike volt. Mindez tehát az előrejelzést erősíti. 

A 2001-es és 2022-es évek közötti hasonlóság októberben is folytatódott, ahogy az ábránkon látható.

Amennyiben idén a szeptember és az október után decemberben is a 2001-es évit követi a nagytérségű légnyomás-anomália, akkor ehhez hasonló elrendeződésre - és az ezzel járó kifejezetten hideg időre - számíthatunk:

A Szeptember-December Távkapcsolat alakulása 2021-ben 

2021 decemberében a Szeptember-December Távkapcsolatban definiált közép-európai területen a havi átlaghőmérséklet eltérése az 1981-2010-es átlagtól +0,8 °C volt. Ezen belül Magyarországon a pozitív anomália meghaladta az 1 °C-ot. (1. ábra) 

 1. ábra. A havi átlaghőmérséklet eltérése az 1981-2010-es átlagtól 2021 decemberében Közép-Európában

A távkapcsolati várakozások 2021-re a sokévi átlagnál hidegebb decembert valószínűsítettek, négyszer akkora esélyt adva az átlagosnál szignifikánsan (legalább 1 °C-kal) hidegebb hónapnak, mint enyhébbnek. Tehát az enyhén pozitív értékkel a kevésbé esélyes kimenetel következett be. Meg kell ugyanakkor jegyezni, hogy ezzel együtt is 2013 óta a 2021-es december volt a leghidegebb Közép-Európában. A megelőző nyolc évben átlagosan 1,7 °C-kal volt enyhébb a hónap, mint az idei télen.

A szeptemberi légnyomási mintázati szabályszerűségek alapján az 1995 óta tartó pozitív AMO fázis decemberei közül az 1996-os pályázott arra, hogy 2021 decembere a leginkább hasonlítson majd rá. Lássuk először, mit hozott mindez hőmérsékleti összevetésben!

Északi-hemiszférikus skálán (2. ábra) - ismerve az évről évre való rendkívüli változatosságot - figyelemreméltó hasonlóság mutatkozott a két év decemberi hőmérsékleti anomáliájának mintázata között, ám térségünk az ellentétes előjelű  területek közé tartozott. 

2. ábra A havi átlaghőmérséklet eltérése az 1981-2010-es átlagtól 2021 decemberében az Északi-hemiszférán  

Lássuk ezután, hogyan alakult a légnyomás-anomália e két évben hónapról hónapra! (3. ábra). Itt még inkább elmondható, hogy az évről évre való szeszélyes változékonyság ismeretében fő vonalaiban végig megmaradt a pozitív és negatív anomáliájú területek egymáshoz való elhelyezkedésében megfigyelhető hasonlóság.

A 2021 decemberi légnyomás-anomáliában az északi pozitív anomália területének 1996-hoz képesti jelentős zsugorodottsága volt a döntő tényező. Ennek hatására húzódott a negatív hőmérsékleti anomália is jóval északabbra.  

3. ábra A havi átlagos légnyomás eltérése az 1981-2010-es átlagtól szeptembertől decemberig 1996-ban és 2021-ben az Euro-atlanti térségben

Valamikor 2021 decembere közepén a légköri folyamatok "válaszúthoz érkezhettek", egy elágazáshoz, amikor kevésen múlhatott, hogy milyen irányban fejlődik, billen tovább a Brit-szigetek-Grönland-Izland környéki légköri helyzet. Sajnos lehetséges, hogy a klímaváltozás miatt a bejáratott távkapcsolatok egyre gyakrabban kerülhetnek ilyen, az addigi éghajlati rezsimben kevésbé valószínű elágazásokhoz, és mennek tovább a folyamatok a nem kitaposott úton.

Ennek lehetnek jelei a numerikus modellek decemberi várakozásai is. Mind az ECMWF, mind a GFS ensemble rendszere már november végétől hideg decemberrel számolt. A 4. és 5. ábra az ECMWF anomália-előrejelzésének verifikációját (beválását) mutatja a  december 20-26-ig tartó, azaz a karácsonyt is magában foglaló időszakra a hőmérsékletre és a légnyomásra. Különösen a december 13-i előrejelzés várt komoly negatív hőmérsékleti anomáliát az egész térségre, hogy aztán a valóság minden decemberi modellfutásnál enyhébbre sikeredjen. 

4. ábra Az ECMWF november 25. és december 20. között készült anomália-előrejelzéseinek verifikációja: a valóság (analysis), és az előrejelzések (forecast) a 2021. december 20. és 26. között időszak hőmérsékleti anomáliájára

Mindez pedig annak volt köszönhető, hogy míg november végétől egészen december közepéig az előrejelzések konzekvensen a Brit-szigetek, illetve Dél-Skandinávia környékére várták a pozitív légnyomás-anomália (magasnyomás) centrumát (5. ábra), addig utána azt észak felé kezdték áthelyezni, ahogy az aztán meg is valósult. És ezzel pedig térségünk anticiklon uralma helyett ciklonális hatások alá került. 

5. ábra Az ECMWF november 25. és december 20. között készült anomália-előrejelzéseinek verifikációja: a valóság (analysis), és az előrejelzések (forecast) a 2021. december 20. és 26. között időszak légnyomás-anomáliájára

A GFS modell a Budapestre vonatkozó 850 hPa-os hőmérsékleti előrejelzésében a december 15-i futásában még december 20-tól az év végéig az átlagosnál több fokkal hidegebbel számolt (6. ábra)(a piros vonal a sokévi átlagot, a fehér vonal az előrejelzések átlagát mutatja), addig 48 órával később (7. ábra) a karácsonyi és év végi időszak a modell-számítások szerint már az átlagosnál is jóval enyhébbnek látszott.  

 6. ábra A GFS ensemble előrejelzése a 850 hPa-os hőmérsékletre Budapestre, 2021. december 15. 12 UTC

7. ábra A GFS ensemble előrejelzése a 850 hPa-os hőmérsékletre Budapestre, 2021. december 17. 12 UTC

Lássuk ezek után, hogyan alakult a folytatás! 2022 januárjának légnyomási (anomália) átlagának mintázata ismét csak erősen emlékeztetett 1997 azonos hónapjának átlagáéra (8. ábra).

 8. ábra A havi átlagos légnyomás eltérése az 1981-2010-es átlagtól 1997 és 2022 januárjában az Északi-hemiszférán

A térképeket vizsgálva elmondható, hogy ha az 1996-os és 2021-es év szeptembereitől kezdődő öt-öt hónap, azaz összesen 10 hónap légnyomás-anomáliáit tekintjük, és azokat mind "összekeverve" bárhogy párosítjuk, a legjobb mintázati hasonlóságot keresve az 1996 szeptemberihez a 2021 szeptemberit, az 1996 októberihez a 2021 októberit, és így tovább... minden esetben az azonos hónapokat találjuk. Ennek esélye, ha a mintákat függetlennek tekintenénk (távkapcsolat nélküli eset), gyakorlatilag nulla (1:945-höz) lenne. 

A Szeptember-December Távkapcsolatról szóló ismereteink tehát az elmúlt hónapokban azzal az új felismeréssel gazdagodtak, hogy ha két év szeptemberi légnyomás-anomália-elrendeződésben nagyfokú hasonlóság figyelhető meg, akkor a hasonlóság a két év között - a légnyomási konfiguráció teljes megváltozása mellett is - a következő hónapokban is megmaradhat, egészen legalább januárig. Sajnos AMO-fázisonként kellően nagyfokú szeptemberi hasonlóság nagyon ritkán fordul elő, ez pedig eddig elfedhette e hasonlóság-megmaradást.  

Meg kell ugyanakkor állapítani, hogy a nagyskálájú légnyomási hasonlóság adott pontra hőmérsékleti előrejelzésre - a decembert leszámítva - az esetek jelentős részében nem használható.

Ellenben - és végezetül -, ha 2022 februárjának légnyomási átlaga is hasonlítani fog az 1997-eshez (9. ábra), akkor e hónap nagy valószínűséggel az átlagosnál enyhébb lesz szerte Közép-Európában. Ugyanis 1997 februárjában markáns zonális, azaz nyugatias áramlás uralkodott kontinensünk fölött, és ehhez képest nagyon másnak kellene lennie a légnyomási elrendeződésnek ahhoz, hogy idén ne enyhe legyen a tél utolsó hónapja térségünkben. 

 9. ábra A havi átlagos légnyomás eltérése az 1981-2010-es átlagtól 1997 februárjában az Északi-hemiszférán 

A Szeptember-December Távkapcsolat előrejelzése 

2021 decemberére

A szeptemberi észak-atlanti légnyomás-anomália 2021-ben +1,1 hPa volt (2008 óta a legmagasabb érték), és ez az átlagosnál hidegebb decembert valószínűsít Közép-Európában.

A jelenlegi, 1995 óta tartó AMO-fázisban a Szeptember-December Távkapcsolat különösen nagyfokú mintázati szabályszerűségeket mutat, amely esetenként pontosíthatja, akár felül is írhatja a távkapcsolat egyszerűsítő indexének várakozásait, idén azonban nem változtat azon.

Bár megjelenik az a gyűrűs szerkezet, amely gyakran megfigyelhető az átlagosnál enyhébb decemberek előtt, azonban a gyűrűnek éppen az északi karéja a nagyon markáns, és ez enyhe decemberek előtt nem fordult elő. A pozitív anomália-gyűrű emellett kis területre koncentrálódó, és nagyon gyenge negatív anomáliát ölel körül.

Az északi karéj struktúrája az 1996 szeptemberit idézi, akkor volt az idei évihez legjobban hasonlító az anomália-elrendeződés.  

Ha idén szeptember után decemberben is az 1996-os évit követné a nagytérségű légnyomás-anomália, akkor ehhez hasonló elrendeződésre - és az ezzel járó egyértelműen hideg időre - számíthatnánk:

Összegezve, és a valószínűségeket számszerűsítve elmondhatjuk, hogy a Szeptember-December Távkapcsolat alapján idén Közép-Európában (így Magyarországon is, bár egyszer-egyszer térségünk átlagától akár előjelesen is eltérhetünk) az 1981-2010-es átlagnál szignifikánsan (legalább 1 °C-kal) hidegebb decembernek négyszer nagyobb a valószínűsége, mint szignifikánsan enyhébbnek.

A Szeptember-December Távkapcsolat alakulása 2020-ban

2020-ban a távkapcsolati előrejelzés felemásra sikerült.

A mintázati szabályszerűségek alapján a módszer sikeresen kiválasztotta az 1995-től fennálló AMO-fázis eddigi 25 decembere közül a 2012-es évit, mint amelyikhez a 2020-as december átlagos légnyomása valószínűleg majd a legjobban hasonlítani fog. A sikeresen előrejelzett légnyomási helyzethez társított hőmérsékleti előrejelzés azonban már sikertelennek bizonyult.

1995-től 2020-ig a decemberi átlagos légnyomás a következő volt:

A 2012-es december a 2-es klaszterbe tartozott, amely alapján az előrejelzett decemberi közép-európai hőmérsékleti anomália intervalluma (-1 … +1) °C volt. A valóság +2,3 °C lett.

Azaz egy átlag közeli hőmérsékletű december helyett egy átlagosnál szignifikánsan enyhébb.

Egy ilyen sikeres légnyomás előrejelzést – amelynek (a távkapcsolat ismerete nélküli) esélye 1:25-höz volt, és bekövetkezett –, hogyan követhetett egy ennyire sikertelen hőmérsékleti projekció? 

A választ a 2012-es és 2020-as esetek összehasonlításán keresztül érthetjük meg, a levonható tanulságok a módszer továbbfejlesztését is segíteni fogják.

     A légnyomás-anomália, az átlagos légnyomás és a felszíni hőmérséklet-anomália 2012 és 2020 decemberében

1. Az áramlásirány fontossága, avagy amikor kis légnyomás-eltérés az előrejelzéstől nagy hőmérsékleti hibát okozhat

Közép-Európában az átlagosnál hidegebb december csak a hónap átlagában északi, északkeleti vagy keleti áramlás mellett lehetséges, leszámítva nagyon ritkán előforduló, nagyon erős hidegpárnás vagy a szintén nagyon ritka hideg délkeleti irányítású eseteket. Egyéb irányok esetén enyhe a hónap.

A keleti, a délkeleti, az északi és az északnyugati irányoknál van tehát nagyobb esély – a várt átlagos áramlásiránytól csak kis eltéréssel is – előjelhibára. Ez esetekben az előrejelzés megbízhatósága kisebb, mint a másik négy (északkeleti, nyugati, délnyugati, déli) iránynál, mert utóbbiaknál kis eltérés mellett is ugyanolyan előjelű hőmérsékleti anomália következik be.

(Az a tény, hogy a 2-es klaszterbe eső esetek átlaga átlag körüli hőmérsékletet ad decemberre, alátámasztja ezen esetcsoport „billegő” jellegét.)

2020-ban keleti áramlást valószínűsített az előrejelzés – délkeleti lett. Ennek a kis eltérésnek a közvetlen oka egyrészt az volt, hogy mind az észak-, északkelet-európai magasnyomás maximuma, mind a Brit-szigetek környéki alacsony nyomás minimuma 4-4 hPa-lal alacsonyabb lett, mint 2012-ben volt, azaz az anticiklon gyengébb, a ciklon pedig erősebb. Másrészt pedig – és talán ez lehetett a döntő –, míg 2012-ben egyetlen pozitív anomália középpont volt messze északon, addig idén délkeletre nyúló kis gerinc terelte délebbre a hideg levegőt. A hideg levegő 2012-ben át tudott jutni az Uralon, majd nyugat felé tovább terjeszkedett, 2020-ban ugyanakkor az Ural déli lábánál halmozódott fel – és közben délkeleti, déli áramlással folyamatosan érkezhetett az enyhe levegő, fel, egészen a Skandináv-félszigetig. 

Dehát ez a forgatókönyv nem volt benne a „pakliban”?

Sajnos nem. Az alkalmazott statisztika a klaszter öt tagjára épült. És ez a kis esetszám most visszaütött. Tanulság:

2. Az esetszám-növelés fontossága

Mostantól ezért bekerülnek majd a „pakliba” 1895-től az aktuálisan várt decemberi légnyomási elrendeződéshez hasonló decemberi esetekhez tartozó hőmérsékleti értékek is. Az esetszám növelése az előrejelzés megbízhatóságát fogja növeli.

3. A melegedő trend figyelembe vétele

Végezetül, mivel az AMO-fázis második fele (2008-2020) másfél fokkal melegebb volt, mint az első (1995-2007), ezért a jövőben az 1981-2010-es helyett az 1991-2020-as éghajlati normállal lesz célszerű számolni.

A Szeptember-December Távkapcsolat előrejelzése 

2020 decemberére

A jelenlegi, 1995 óta tartó AMO-fázisban a Szeptember-December Távkapcsolat különösen nagyfokú mintázati szabályszerűségeket mutat, amelynek köszönhetően esetenként a távkapcsolat egyszerűsítő indexénél pontosabb előrejelzés várható tőle.

Idén ez a helyzet áll fenn.

2020 szeptemberének nagytérségű légnyomás-anomáliája a következőképpen alakult:

Bár a távkapcsolatot meghatározó szeptemberi észak-atlanti légnyomás-anomália idei értéke (-1,4 hPa) a jelenlegi AMO-fázisban meghatározott 3-as klaszterbe sorolható szeptemberek esetén bekövetkezett decemberi hőmérsékleti anomália-tartományt (+1 ... +2 °C) valószínűsítene Közép-Európában, az anomália mintázata alapján 2020 szeptembere a 2-es klaszterbe sorolandó, és az előrejelzés ez alapján készítendő.

A 2-es klaszter jellemzője szeptemberben az erős negatív anomália Skandinávia északi részén, valamint a Skandináv-félsziget és Grönland között, illetve erős pozitív anomália attól délnyugatra, délre. E klaszterbe eső szeptemberek után túlnyomórészt átlagos közeli hőmérsékletű decemberek következtek. A 2-es klaszter átlagos szeptemberi légnyomás-anomáliája, mellette jobbra a rákövetkező decemberek átlagos légnyomás-anomáliája látható alább:   

A 2020-as év szeptembere a 2-es klaszter tagjai közül legjobban a 2012-es évire hasonlít, amelyet a klaszteren belüli leghidegebb december (-1,1 °C-os anomália) követett. A 2012-es év szeptemberének és decemberének légnyomás-anomáliája a következő volt:

Összegezve: a Szeptember-December Távkapcsolat alapján az idei december Közép-Európában (így Magyarországon is, bár térségünk átlagától időnként természetesen eltérhetünk) átlagos közeli hőmérsékletűnek ígérkezik (1 °C-on belüli eltérés az 1981-2010-es átlagtól), kis valószínűséggel várhatunk igazán hideg, illetve nagyon enyhe decembert. A távkapcsolat decemberre a Skandináv-félszigettől északra lévő középponttal markáns pozitív, a Brit-szigetektől Közép-Európáig húzódva pedig negatív légnyomás-anomáliát valószínűsít. E két hatásközpont egymáshoz viszonyított erőssége határozhatja meg térségünk decemberi hőmérsékletét. 

György Babolcsai, Tamás Hirsch: Characteristics and synoptic classification of heavy snowfall events in Budapest for the period 1953–2003 Part I., Időjárás (2006)

György Babolcsai, Tamás Hirsch: Characteristics and synoptic classification of heavy snowfall events in Budapest for the period 1953–2003 Part II., Időjárás (2006)

Hirsch Tamás, Babolcsai György: Téli nagy csapadékos helyzetek, met.hu (2012)

Babolcsai György: A 850/1000 HPa-os relatív topográfián alapuló halmazállapot-előrejelzés új módszere, Légkör (2012)

Babolcsai György: A decemberi országos havi átlaghőmérséklet előrejelzése távkapcsolatok alapján, Légkör (2012)

Babolcsai György: A Decemberi Anomália Index, met.hu (2013)

Babolcsai György: Az észak-atlanti térség szeptemberi légnyomás-anomáliájának kapcsolata a Kárpát-medence környékének decemberi átlaghőmérsékletével, met.hu (2014)

György Babolcsai, Tamás Hirsch: Teleconnection between mean sea level pressure in the North Atlantic for September, the AMO phase and mean temperature in Central Europe for December (1896–2015), Meteorological Applications (2019)