انجمن هواشناسی هواجناح
نوسان قطبی AO) Arctic Oscillation) - نسخه قابل چاپ

+- انجمن هواشناسی هواجناح (http://f.havajanah.ir)
+-- انجمن: انجمن آموزش هواشناسی (http://f.havajanah.ir/forumdisplay.php?fid=3)
+--- انجمن: مطالب مهم هواشناسی (http://f.havajanah.ir/forumdisplay.php?fid=11)
+---- انجمن: عوامل دورپیوندی (http://f.havajanah.ir/forumdisplay.php?fid=36)
+---- موضوع: نوسان قطبی AO) Arctic Oscillation) (/showthread.php?tid=18)



نوسان قطبی AO) Arctic Oscillation) - یوسف-جناح - 23ام July 2016

نوسان قطبی AO) Arctic Oscillation) و حالت حلقوی شكل شمالی NAM) Northern Annular Mode) عبارت است از ناهنجاری فشار اتمسفری در تراز دریا در عرض های قطبی شمال و عرض های میانی (عرض 45 درجه شمالی ) كه این ناهنجاری به صورت فازهای مثبت و منفی نشان داده می شود. از دیدگاه سینوپتیكی، نوسان قطبی یكی از الگوهای پیوند از دور 2 میباشد كه بر آب و هوای كره ی زمین از طریق تغییر در الگوهای فشار، دما، بارش، ا رتفاع ژئوپتانسیل، جهت باد و تأثیر می گذارد. به عبارت دیگر الگوی نوسان قطبی، تغییرات الگوهای فشار، دما، بارش، ارتفاع ژئوپتانسیل، جهت باد و را در دوره های خاصی از سال كنترل می كند.
 
یكی از این الگوهای اقلیمی كه در نیمكره ی شمالی تحت تأثیر این شاخص قرار دارد، عنصر دما است. دما یكی از عناصراقلیمی بسیار حساس از نظر تأثیرپذیری از سایر عوامل تأثیر گذار محیطی و اقلیمی می باشد. الگوهای فشار، بیش از سایر عوامل بر روی دما تأثیرگذار هستند.
 
الگوی AO یكی از برجسته ترین الگوهای تغییرات فشار سطح دریا (SLP) با خصوصیت غیر فصلی در شمال عرض های جغرافیایی 20 درجه ی نیمكره ی شمالی است . معمولاً با ایجاد ناهنجاری های فشار سطح دریا (SLP) با علامت مشخص بر روی قطب شمال و ناهنجاری هایی با علامت مخالف در عرض جغرافیایی 37 تا 45 درجه ی شمالی مشخص می گردد. ” AO فاز مثبت به دوره هایی اطلاق می شود كه فشار سطح دریا در قطب شمال زیر معمول باشد . در این حالت بادهای غربی سطح زمین در شمال اقیانوس اطلس تقویت می شود و شرایط گرمتر و مرطوبتر از معمول را در ار وپای شمالی به همراه می آورد. فاز منفی AO نشاندهنده ی فشار بالاتر از معمول بر روی منطقه قطب شمال و كمتر از معمول در عرض های 45 درجه شمالی است. در طی این شرایط كه به فاز سرد هم معروف است، موج های سرمایی، اروپا را فرا گرفته ولی شرایط خاورمیانه و جنوب اروپا و مدیترانه، مرطوبتر از حد معمول خواهد بود. در حالی كه در فازهای مثبت، هوای مرطوبتر بر آلاسكا، اسكاتلند و اسكاندیناوی و شرایط خشكتر در كالیفرنیا، اسپانیا حاكم می گردد. “
 
نوسان قطبی یکی از نوسان های بزرگ مقیاس اقلیمی در نیمکره شمالی است. نوسان دو قطبی یک الگوی اقلیمی است که به چرخش پادساعتگرد باد در اطراف قطب شمال در حول و حوش 55 درجه شمالی می گویندهنگامی که نوسان قطبی در فاز مثبت خود می باشد، سرعت جرخش بادهای مداری به دور قطب شدیدتر شده و اجازه نفوذ هوای سرد را به عرض های پایین تر نمی دهد؛ لذا با نفوذ کمتر جبهه های جوی به عرض های پایین تر، بارش ها در فاز مثبت در جنوب عرض 55 درجه کمتر می شوند. هنگامی که نوسان قطبی در فاز منفی خود قرار دارد، سرعت بادهای مداری کمتر شده و نوسان نصف النهاری آنها زیاد می شود. بنابراین هوای سرد قطبی اجازه نفوذ به عرض های میانه پیدا می کند و موجب نفوذ جبهه های سرد به مناطق جنوبی و بنابراین افزایش بارش می شود.

مقدار مثبت شاخص AO به معنی تضعیف مولفه جنوب سو (جریان نصف النهاری=  * Meridional Flow) سیستم های جبهه ای قطبی و در نتیجه کاهش بارش احتمالی در جنوب عرض 55 درجه شمالی می شود. كه می تواند به عنوان یک واداشت سینوپتیکی مهم در راستای کاهش بارش کشورمان عمل نماید؛ هر چند این شاخص تاثیرپذیری بارش ایران، از سامانه های سودانی و تا حدودی سودانی مدیترانه ای را نمی تواند تبیین نماید.
 

مقدار منفی شاخص AO سبب تقویت مولفه جنوب سو سیستم های جبهه ای قطبی شده و حالت نصف النهاری جت قطبی سبب شارش هوای سرد به عرض های جنوبی شده كه موجب تكوین چرخندهای اقیانوس اطلس و مدیترانه می شود در نتیجه می تواند تا حدی افزایش بارش در خاورمیانه و ایران را تبین نماید

اعم تحقیقات صورت گرفته پیرامون شاخص نوسان قطبی:
 
1– تحقیقات تامپسون و والاس نشان می دهد كه نوسان قطبی، یك چرخش اتمسفری در نیمكره ی شمالی است كه تبیین كننده ی بسیاری از نوسان های اقلیمی نیمكرهی شمالی است. والاس، نوسان شمالی را رقیب انسو در روند تغییرپذیری اقلیم سیاره زمین می داند. تامپسون نیز نشان داد كه نوسان قطبی، در برگیرنده ی برخی دیگر از الگوهای گردشی نیمكره ی شمالی (NAO) است.
 
2– تحقیقات گنگ و همكاران در زمینه ارتباط الگوی نوسان قطبی با اقلیم زمستانه چین نشان داده است كه دما و بارندگی زمستانه ی چین در فازهای مثبت و منفی الگوی نوسان قطبی، تغییر می كند. بررسی های گنگ همچنین حاكی از تفاوت میزان همبستگی بین الگوهای مذكور در مناطق مختلف چین بوده است.
 
3– تحقیقات اسمولینسكی، الگوی نوسان قطبی را به عنوان یكی از الگوهای بزرگ گردشی و تبیین كننده تغییرات اقلیمی نیمكره ی شمالی معرفی میكند. وی معتقد است كه در طی فاز منفی الگوی نوسان قطبی، پایین آمدن دمای هوا در آمریكای شمالی و اروپا، یخبندان های شدیدی را ایجاد می كند.
 
4– تحقیقات ولفگانگ و همكاران، تأثیر زمستانه ی نوسان قطبی را بر موسمی های اقیانوس هند (IOM) مورد بررسی قرار داده است. آنها به بررسی تأثیرات الگوهای گردشی نیمكره ی شمالی (از جمله الگوی نوسان قطبی ) بر تغییرات دمایی و بارشی موسمی های اقیانوس هند پرداختند.
 
5كریلسون و همكاران، ارتباط بین تغییرات نوسان قطبی با تغییرات سطح ازن اتمسفری را در سراسر اطلس شمالی آشكار نمودند.
 
6خسروی به بررسی روابط بین الگوهای گردشی كلان مقیاس نیمكره ی شمالی با خشكسالی های سالانه سیستان و بلوچستان پرداخته و سهم هر كدام از الگوهای بارز را در وقوع این پدیده مورد بررسی قرار داده است.
 
7براتی به بررسی سینوپتیكی یخبندان ها پرداخته و چنین نتیجه می گیرد كه وقوع دماه ای حداقل و یخبندان های بهاره ی ایران ریشه ی سینوپتیك دارد.
 
8– والاس و گاتزلر با استفاده از روش همبستگی، الگوهای پیوند از دور زمستان های نیمكره ی شمالی را شناسایی كردند . بر این اساس الگوهای پیوند از دور زمستان های نیمكره ی شمالی عبارتند از
 
الگوی شرق اقیانوس اطلس، الگوی اقیانوس آرام و آمریكای شمالی، الگوهای اقیانوس اطلس غربی، الگوی اقیانوس آرام غربی و الگوی آسیا – اروپا.
 
در این میان، الگوهای AO و NAO یكی از الگوهای برجسته در تمامی فصول می باشند. الگوی NAO تركیبی است از الگوی EA) East-Atlantic pattern) و WA) West Atlantic pattern) كه به وسیله والاس  و گاتزلر برای فصل زمستان بكار برده شده است.
 
9تامسون و والاس نشان دادند كه شاخص نوسان قطبی (AO) با نوسانهای درجه حرارت بر روی قاره اوراسیا مرتبط است.
 
10رایگر معتقد ست، تغییرات دما بر روی اقیانوس منجمد شمالی قویاً با AO مرتبط است
 
11– تحقیقات اخیر، رابطه ی معناداری بین شدت پرفشار سیبری و الگوی AO را نشان می دهد. محاسبه این ضریب بوسیله ی گنگ، 0.51 محاسبه شده است
 
12والاس نشان داد، نوسان قطبی، رقیب انسو در روند تغییرپذیری اقلیمی سیاره ی زمین به شمار می رود.
 
13– تحقیقات  تامسون و والاس نشان می دهد كه حدود 50 درصد بروز گرمایش بر روی قاره آسیا نیز به تغییرات AO نسبت داده شده است.
 

جریان مداری (قرمز) و نصف النهاری (نارنجی) مسیر روبادهای (جت استریم) موجود در بخشی از نیمكره شمالی
 
مولفه نصف النهاری شدید می تواند سبب ریزش هوای بسیار سرد از قطب شمال به عرض های جنوبی شود در حالی كه هوای گرم می تواند در منطقه ای متفاوت به سمت شمالی ترین مناطق فرارفت كند
 
در شرایط مداری قوی، سیستم های آب و هوایی بسرعت حركت می كنند كه سبب متغیر شدن شرایط آب و هوایی می شود. اما در شرایط نصف النهاری قوی، امواج بلند می تواند حركت به سمت شرق را كند یا ممانعت ورزد، به شكل آنچه كه تحت عنوان بلوك ها (بندال ها) شناخته می شود. هنگامی كه یك بلاك شكل می گیرد، هر نوع شرایط آب و هوایی موجود در یك منطقه، گرایش به باقی ماندن خواهد داشت. در خلال برخی زمستانها، با بسط پرفشار از آزور به سمت گرینلند، یك پشته بندالی در میانه اقیانوس اطلس (میان اطلسی) شكل می گیرد. در صورت كه نفوذ ضلع غربی بندال به اندازه كافی باشد، می تواند یك جریان سرد شمال تا شمالی شرقی را در اروپای شمال غربی ایجاد كند، یك الگوی سینوپتیك كه سبب شرایط آب و هوایی سرد و ریزش برف سنگین می شود (فاز منفی شاخص AO).
 
 
 
 
منابع:
 
– ارتباط شاخص نوسان قطبی با نوسانهای دمایی مورد؛ ایستگاه شهركرد 
 
دكتر محمود خسروی صادق كریمی و دكتر محمد سلیقه استادیار جغرافیا طبیعی و اقلیم شناسی دانشگاه سیستان و بلوچستان
 
 
– نشریه ماهانه اداره كل هواشناسی استان خراسان رضوی تحلیل بارش و دمای استان خراسان رضوی (آذر ماه سال زراعی 92-91)
 
 


RE: نوسان قطبی AO) Arctic Oscillation) - یوسف-جناح - 23ام July 2016

·         
·        اول از همه باید بدونیم که نوسان شمالگان (AO) یک شاخص آب و هوایی از وضعیت گردش جو بر روی قطب شمال است. یعنی تغییراتی که روی حرکات جو هوا و پارامترهای اون روی قطب شمال انجام میشه مدنظر ما در این مبحث قرار داره
ببینید دوستان عزیزم، اول برای بررسی این شاخص محققان اومدند و میانگین بلند مدت ارتفاع ژیوپتانسیل و فشار منطقه عرضهای 20 درجه شمالی محدوده قطب شمال رو محاسبه کردند و براساس تنوعات و انحرافاتی که از میانگین محاسبه شده در فشار و ارتفاع مواجه میشوند، فازهای مختلف نوسان قطبی یا همون AO رو اعلام و تشخیص میدهند روی اونها تجزیه تحلیل هایی میکنند و براساس شرایطی که در بحث های آتی خواهم گفت تغییراتی که روی اقلیم سایر مناطق تحت تاثیر این مولفه رخ میده رو آنالیز و تفسیر می کنند
خوب اول از همه به جهت ارتباط موضوع میخوام شما رو با تعریف ارتفاع ژیوپتانسیل آشنا کنم البته قبل اون هم باید براتون اتمسفر کره زمین رو به شکل مصور برای دوستان گلم یادآوری کنم:
ببینید جو یا اتمسفر کره زمین ما همونطور که درسهای پیشین هم گفته شده شامل 5 لایه اصلی هستش، و کل این لایه ها حدود 400 کیلومتر تا بالاترین نقطه ضخامت و ارتفاع دارند، که این لایه های جوی عبارتنداز:
خوب این هم شکل لایه های جو که بتونه اونها رو بهتر براتون تفهیم بشه:

1- تروپوسفر (Troposphere) : این لایه از جو همونطور که در قصل قبلی هم اشاره کردم از سطح زمین شروع میشه و تا ارتفاع 10 کیلومتری ادامه داره، که به گشت سپهر هم معروفه و همونطور که گفتم اکثر تغییرات و پدیده های جوی، همچون حرکت ابرها، توده های بارشی، جریانات جت استریمی، رعدوبرق ها، سیکلونهای و مراکز فشاری تا طبقه متوسط همه در این محدوده از جو زمین هستند.. دمای هوای اون هم با افزایش ارتفاع سردتر میشه
2- استراتوسفر (Stratosphere): این لایه از جو هم که روی دما و فشار اون در بخشهای حاره و قطب و همینطور جهت وزش بادها غربی یا شرقی اون کارشناسان هواشناسی تحلیل می کنند و میتونند از طریق اون روی بلاکینگ ها و همینطور نحوه استقرار ارتفاع و فشار در ترازهای پایین تر و همچنین روی تغییرات جوی و نحوه انومالی دما در محدوده های حاره و قطب در مناطق مورد مطالعه، تحلیل و استنباط داشته باشند این لایه از جو هم از ارتفاع 10 کیلومتری شروع میشه و تا ارتفاع 30 کیلومتری ادامه داره در این لایه از جو تقریبا از تراز 200 هکتوپاسکال به بالاتر هستش، با افزایش ارتفاع دمای هوا ثابت میمونه
3- مزوسفر (Mesosphere) : این لایه از جو هم که به گرم سپهر هم معروفه همونطور که در شکل مشخصه از ارتفاع 30 کیلومتری شروع میشه و تا ارتفاع 50 کیلومتری جو ادامه داره، که در این لایه از جو هم با افزایش ارتفاع افزایش دما رخ میده و هوا با افزایش ارتفاع گرمتر میشه این لایه همون لایه ازون جو هستش
4- تروموسفر (Thermosphere) : این لایه هم از ارتفاع 90 کیلومتری شروع میشه و تا حدود 400 کیلومتری جو ادامه داره
5- اگزوسفر (Exosphere) : این لایه هم از ارتفاع 500 کیلومتری جو به بالاتر هستش
نکته1: فشار سطحی که در یک دریای آزاد محاسبه شده، براساس مقدار ثابت 1012 هکتوپاسکال یا میلی بار هستش، لذا به عنوان مبدا فشار سطح زمین تلقی میشه
نکته 2: منظور از پاسکال و میلی بار یک واحد یکسانه که برای بررسی الگوی ارتفاع و فشار مورد نظره لذا 1 میلی بار ژیوپتانسیل = 1 هکتوپاسکاله
نکته 3: هر چه از سطح زمین فاصله بگیریم فشار هوا کاهش پیدا می کنه. تا جایی که در انتهای تروپوسفر (ارتفاع 10 کیلومتری حدودا)، فشار هوا به 200 هکتوپاسکال می رسه. پس می شه ارتفاع رو تابعی از فشار محاسبه کرد. یعنی بجای اینکه بگیم ارتفاع 10 کیلومتری، میگیم تراز 200 هکتوپاسکال. یا بجای ارتفاع حدود 5500 متری میگیم تراز 500 هکتوپاسکال.
نکته 4: دوستان بدونند که مثلا وقتی میگیم تراز 850 هکتوپاسکال یعنی که در طبقات تحتانی جو از نظر ارتفاع هستیم و ارتفاع ژیوپتانسیل ما در این طبقه حدود 1000 متر یا 1 کیلومتر از سطح زمین با اون طبقه فاصله داریم لذا ذکر این نکته مهمه که بدونیم که هرچه فشار هوا بیشتر باشه مثلا 925 هکتو، ما سطح زمین و فشار 1012 مبدا نزدیکتریم و هرچه از فشار کمتر باشه مثلا حدود 200 هکتوپاسکال یعنی ما حدود 10000 متر یا همون حدود 10 کیلومتر از سطح زمین ارتفاع داریم، پس خواستم مفهوم فشار و ارتفاع رو با ذکر این نکته ها و توضیحات برای دوستان گلم در طبقات مختلف جو بهتر تفهیم کنم
حالا که تونستیم یه دید کلی از لایه های جوی و همینطور بحث فشار و ارتفاع کسب کنیم، بهتره که مفهوم ارتفاع ژیوپتانسیل رو براتون بهتر و کامل تر توضیح بدم
تعریف ارتفاع ژیوپتانسیل:
خوب حالا که مفهوم ترازهای جوی رو براتون جا انداختم، میخوام بگم که در هواشناسی وقتی حرف از ارتفاع ژیوپتانسیل می زنند، دیگه نمیگیم که مثلا در ارتفاع حدود 5500 متری از سطح زمین میخواهیم مثلا پارامتر رطوبت رو از روی نقشه ها تحلیل کنیم، لذا به جای اون مثلا معادل ارتفاع ژیوپتانسیل تعریف شده اون رو براساس فشار سطح دریا و مبدا فشار میگیم
نکته: مثلا اگه داریم نقشه تراز متوسط 700 هکتوپاسکال رو از منظر مثلا پارامتر دما تحلیل میکنیم، لذا نمیگیم این الگوی جوی رو داریم در ارتفاع 3000 متری از سطح زمین بررسی میکنیم، بلکه معادل ارتفاع ژیوپتانسیل اون میشه= 700 هکتوپاسکال
خب حالا که با تعاریف فشار و ارتفاع ژیوپتانسیل آشنا شدیم لذا میتونیم بهتر مفهوم شاخص نوسان شمالگان رو براساس تغییراتی که نسبت به میانگین بلند مدت فشار و ارتفاع ژیوپتانسیل داره، استنباط کنیم
خب در انتهای این فصل میخوام مفهوم و فازهای مختلف شاخص دورپیوندی قطبی یا شمالگان یا AO رو براتون به شکل اجمالی توضیح بدم و انشالله در فصول بعدی مباحث رو بیشتر باز کنم و گسترده تر و با جزییات پبیشتری در خدمت شما علاقه مندان قرار بدم
ببینید همونطور که در قبل گفتم تغییرات و انحرافاتی که نسبت به میانگین بلند مدت فشار و ارتفاع ژیوپتانسیل از طریق گردش جو بر روی قطب شمال داریم، فازهای مختلف AO یا نوسان شمالگان رو تعریف میکنیم فعلا فقط به توضیحات اجمالی در پایان این فصل بسنده میکنیم که انشالله در فصول بعدی این شاخص رو براتون بیشتر با جزییات و مصور توضیح بدم
تعریف فاز مثبت شاخص شمالگان (AO):
به ناهنجاریهای منفی فشار و ارتفاع ژیوپتانسیل، نسبت به میانگین بلند مدت در محدوده عرضهای 20 درجه شمالی(قطب شمال) تا عرضهای میانه 45 درجه شمالی، فاز مثبت شاخص AO گفته میشه
ببینید دوستان بگذارید راحت تر بگم وقتی که در اون عرضهای جغرافیایی مذکور در بالا که خدمتتون عرض کردم نسبت به میانگین بلند مدت مورد بررسی این شاخص، شاهد کاهش فشار و ارتفاع ژیوپتانسیل باشیم، لذا با فاز مثبت نوسان قطبی روبرو میشیم
نکته: منظور از ناهنجاری منفی این هست که نسبت به هنجار (میانگین بلند مدت فشار و ارتفاع) شاهد کاهش مقادیر شدیم!!
تعریف فاز منفی شاخص شمالگان (AO):
به ناهنجاریهای مثبت فشار و ارتفاع ژیوپتانسیل، نسبت به میانگین بلند مدت در محدوده عرضهای 20 درجه شمالی(قطب شمال) تا عرضهای میانه 45 درجه شمالی، فاز منفی شاخص AO گفته میشه
راحت تر بگم وقتی که در اون عرضهای جغرافیایی مذکور در بالا که خدمتتون عرض کردم نسبت به میانگین بلند مدت مورد بررسی این شاخص، شاهد افزایش فشار و ارتفاع ژیوپتانسیل باشیم، لذا با فاز منفی نوسان قطبی روبرو میشیم
نکته: منظور از ناهنجاری مثبت این هست که نسبت به هنجار (میانگین بلند مدت فشار و ارتفاع) شاهد افزایش مقادیر شدیم!!
منبع:علیرضا-تهران(انجمن هواشناس ایرانی)
 


RE: نوسان قطبی AO) Arctic Oscillation) - donyaaall17 - 29ام June 2017

مرسی خیلی عالی بود ممنونم.