Североатлантическая осцилляция

Доказательства многодекадного колебания климата с центром в Северной Атлантике начали появляться в работе Фолланда и его коллег 1980-х годов, показанной на рис. 2.d.A.^[4] Это колебание было единственным предметом внимания Шлезингера и Раманкутти в 1994 году^[5] но сам термин "Атлантическое многодекадное колебание" был введён Майклом Манном в телефонном интервью Ричарду Керру в 2000 году^[6] как рассказал Манн, стр. 30 в Хоккейная клюшка и климатические войны: депеши с передовой (2012).

Сигнал Североатлантической осцилляций обычно определяется по закономерностям изменчивости температуры поверхности моря в Северной Атлантике после устранения любого линейного тренда. Такое устранение тренда предназначено для того, чтобы исключить из анализа влияние глобального потепления, вызванного парниковыми газами. Однако если сигнал глобального потепления значительно нелинеен во времени (то есть это не просто плавное линейное увеличение), то изменения в вынужденном сигнале будут влиять на определение Атлантической многодесятилетней изменчивости. Следовательно, корреляции с индексом Атлантической многодесятилетней изменчивости могут маскировать последствия глобального потепления, согласно Манну, Стейнману и Миллеру^[7] которые также предоставляют более подробную историю развития науки.

Основываясь на данных наблюдений за последние 150 лет, можно выделить квазипериодичность примерно в 70 лет с несколькими отчётливыми фазами потепления между 1930–1965 годами и после 1995 года, а также похолодания между 1900–1930 годами и 1965–1995 годами.^[12] В моделях изменчивость, подобная Атлантическая многодесятилетняя изменчивость, связана с небольшими изменениями в североатлантической ветви термохалинной циркуляции^[13] Однако исторических наблюдений за океаном недостаточно, чтобы связать полученный индекс Атлантической многодесятилетней изменчивости с современными аномалиями циркуляции. Модели и наблюдения показывают, что изменения в атмосферной циркуляции, которые вызывают изменения в облаках, атмосферной пыли и поверхностном тепловом потоке, в значительной степени ответственны за тропическую часть Атлантической многодесятилетней изменчивости.^[14][15]

Атлантическое мульти декадное колебание важно для понимания того, как внешние факторы связаны с температурой поверхности воды в Северной Атлантике.^[16]

Североатлантическая осцилляция коррелирует с температурой воздуха и количеством осадков на большей части Северного полушария, в частности, в летнем климате Северной Америки и Европы.^[17][18] Благодаря изменениям атмосферной циркуляции Атлантической многодесятилетней изменчивости также может регулировать весенний снегопад в Альпах^[19] и изменчивость массы ледников^[20] Характер выпадения осадков зависит от северо-востока Бразилии и Африканского Сахеля. Это также связано с изменениями в частоте возникновения засух в Северной Америке и отражается на частоте возникновения сильных атлантических ураганов^[8]

Недавние исследования показывают, что Атлантическое мульти декадное колебание связано с крупными засухами, которые случались в прошлом на Среднем Западе и Юго-Западе США. Когда Атлантическое мульти декадное колебание находится в тёплой фазе, эти засухи, как правило, становятся более частыми или продолжительными. Две самые сильные засухи XX века произошли во время положительной фазы Атлантической много десятилетней изменчивости в период с 1925 по 1965 год: Пыльный котёл 1930-х годов и засуха 1950-х годов. Флорида и северо-запад Тихоокеанского побережья, как правило, являются противоположностями — тёплое Атлантическое мульти декадное колебание, больше осадков^[21]

Климатические модели предполагают, что тёплая фаза Североатлантической осцилляций усиливает летние осадки над Индией и Сахелем, а также активность тропических циклонов в Северной Атлантике^[22] Палеоклиматические исследования подтвердили эту закономерность — увеличение количества осадков в тёплую фазу Атлантической многодесятилетней изменчивости и уменьшение в холодную фазу — для Сахеля за последние 3000 лет.^[23]

Исследование 2008 года сопоставило Атлантический многодекадный режим с данными HURDAT (1851-2007) и отметило положительную линейную тенденцию для незначительных ураганов (категории 1 и 2), но было удалено, когда авторы скорректировали свою модель для недоучтённых штормов, и заявили, что "Если наблюдается увеличение активности ураганов, связанное с глобальным потеплением, вызванным парниковыми газами, в настоящее время оно скрыто 60-летним квазипериодическим циклом"^[24] При полном учёте метеорологической науки количество тропических штормов, которые могут перерасти в сильные ураганы, намного больше. больше во время тёплых фаз Североатлантической осцилляций, чем во время прохладных фаз, по крайней мере в два раза больше; Атлантическое мульти декадное колебание отражается в частоте сильных атлантических ураганов.^[21] Исходя из типичной продолжительности отрицательных и положительных фаз Атлантической многодесятилетней изменчивости, ожидается, что текущий режим потепления сохранится как минимум до 2015 года, а возможно, и до 2035 года. Энфилд и др. предполагают, что пик придётся на 2020 год.^[25]

Однако в 2006 году Манн и Эмануэль обнаружили, что «антропогенные факторы ответственны за долгосрочные тенденции в изменении температуры в тропической Атлантике и активности тропических циклонов» и «явной роли Североатлантической осцилляций не наблюдается»^[26]

В 2014 году Манн, Стейнман и Миллер^[7] показали, что потепление (и, следовательно, любое воздействие на ураганы) не были вызваны Атлантическим многодекадным колебанием, написав: "определённые процедуры, использовавшиеся в прошлых исследованиях для оценки внутренней изменчивости, и, в частности, внутреннее многодекадное колебание, называемое "Атлантическим многодекадным колебанием" или, не позволяют выделить истинную внутреннюю изменчивость, когда она априори известна. Такие процедуры дают сигнал Атлантической многодесятилетней изменчивости с завышенной амплитудой и смещённой фазой, объясняя часть недавнего повышения средней температуры в Северной Америке влиянием Атлантической многодесятилетней изменчивости. Вместо этого в последние десятилетия сигнал Атлантической многодесятилетней изменчивости, по-видимому, находился в фазе похолодания, компенсируя часть антропогенного потепления.

Существует всего около 130–150 лет данных, основанных на инструментальных измерениях, что является слишком малым количеством для традиционных статистических подходов. С помощью многовековой косвенной реконструкции Энфилд и Сид-Серрано использовали более длительный период в 424 года в качестве иллюстрации подхода, описанного в их статье «Вероятностное прогнозирование климатических рисков».^[27] Их гистограмма интервалов пересечения нуля из набора из пяти повторных выборок и сглаженных версий индекса Грея и др. (2004) вместе с оценкой максимального правдоподобия гамма-распределения, подогнанного к гистограмме, показала, что наибольшая частота интервалов режима составляла около 10–20 лет. Кумулятивная вероятность для всех интервалов 20 лет и менее составляла около 70%.

Нет никакой продемонстрированной предсказуемости того, когда Атлантическая многодесятилетняя изменчивость переключится, в каком-либо детерминированном смысле. Компьютерные модели, такие как те, которые предсказывают Эль-Ниньо, далеки от того, чтобы делать это. Энфилд и его коллеги рассчитали вероятность того, что изменение Aтлантической многоесятилетний изменчивости произойдёт в течение данного периода времени в будущем, предполагая, что историческая изменчивость сохранится. Вероятностные прогнозы такого рода могут оказаться полезными для долгосрочного планирования в чувствительных к климату областях применения, таких как управление водными ресурсами.

Исследование, проведённое в 2017 году, прогнозирует дальнейшее похолодание, начиная с 2014 года, и авторы отмечают, что в отличие от последнего холодного периода в Атлантике, пространственная структура аномалий температуры поверхности моря в Атлантике не является однородной, а вместо этого характеризуется аномально низкими температурами в субарктическом круговороте, высокими температурами в субтропиках и низкими аномалиями в тропиках. Триполярная структура аномалий увеличила субполярный и субтропический меридиональный градиент температуры поверхности моря, который не отражается в значении индекса Североатлантической осцилляций, но может привести к усилению бароклинности атмосферы и штормовой активности.

В исследовании, проведённом в 2021 году Майклом Манном и другими, было показано, что периодичность Атлантической многодесятилетней изменчивости в прошлом тысячелетии была обусловлена извержениями вулканов и другими внешними воздействиями, и поэтому нет убедительных доказательств того, что Североатлантическая осцилляция является колебанием или циклом.^[28] Также отсутствовало колебательное поведение в моделях на временных масштабах, более длинных, чем южное колебание Эль-Ниньо; Атлантическая многодесятилетняя изменчивость неотличима от красного шума, типичной нулевой гипотезы для проверки наличия колебаний в модели.^[29] Ссылаясь на исследование 2021 года, Майкл Манн, создатель термина Атлантической многодесятилетней изменчивости, выразился более лаконично в своём блоге по этому вопросу: «Мои коллеги и я предоставили то, что считаем наиболее убедительным доказательством того, что Атлантической многодесятилетней изменчивости на самом деле не существует»^[30]