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/