Gå til hovedinnhold

The Bjerknes Centre is a collaboration on climate research, between the University of Bergen, Uni Research, the Institute of Marine Research, Nansen Environmental and Remote Sensing Centre.

Se opp for bedre langtidsvarsler

Vinterværet kommer noen ganger ovenfra. Høyt ovenfra. Plutselige vindendringer i 30 000 meters høyde gir nemlig været langtidshukommelse. Slikt får vi bedre sesongvarsler av, skriver forskere fra Bjerknessenteret i tidsskriftet Climate Dynamics.

Den nordatlantiske svingningen

Et viktig værmønster som ofte dominerer vær og klima over Nord-Europa om vinteren er den Nord-Atlantiske Svingningen (NAO – eller ”North Atlantic Oscillation” på engelsk).  NAO karakteriseres av svingninger i lufttrykket mellom Island og Azorene. Når NAO er i positiv fase har dette mønsteret et lavtrykkssenter over Island og et høytrykkssenter nær Azorene. Da svinger jetstrømmen nordover over Atlanteren, noe som bringer mild og fuktig luft mot Nord-Europa. Når NAO er negativ er høytrykkssenteret over Island og lavtrykkssenteret over Azorene. Da blir jetstrømmen mer sonal og nord-Europa får tørt og kaldt vær.

Dersom vi kunne varslet NAO-fasen med sikkerhet flere måneder frem i tid ville det hatt store samfunnsmessige og økonomiske fordeler. Pålitelige sesongvarsler er vanskelige å utarbeide, spesielt over Europa, fordi slike varsler er basert på svake signal fra tropiske havtemperaturer (El-niño fenomet).

Når været kommer ovenfra

I løpet av de siste 10 årene har flere studier vist at plutselige endringer i stratosfærens vind påvirker troposfæren og sirkulasjonen ved bakken. Stratosfæren er den delen av atmosfæren som befinner seg fra 10 til 50 kilometers høyde over jordoverflaten. En plutselig svekkelse i vinden i den arktiske stratosfæren kan forplante seg nedover i atmosfæren og påvirke værmønsteret ved bakken mot negativ NAO-fase i flere uker etter at sirkulasjonsendringen oppsto i stratosfæren. På fagspråket kalles hendelsene plutselige oppvarminger eller Stratospheric Sudden Warmings (SSWs). Figur 1 viser at SSWs forekommer sporadisk,  ikke hvert år.  

 Stratospheric Sudden Warmings (SSWs)
Figur1  viser forekomsten av plutselige oppvarminger i stratosfæren de siste årene, der vinden endres fra østlig (oransje/rosa) til vestlig (grønn/blå). Sirkulasjonsendringen (her ved 70oN) starter ofte over 50 kilometers høyde og forplantes nedover mot bakken med tiden. Sirkulasjonsendringen medfører også store temperatursvingninger  (fra referanse 2).

 

Kan langtidsvarslene forbedres?

Lite har imidlertid blitt gjort for å utforske den robuste forbindelsen mellom stratosfære og troposfære i sesongvarslingsmodeller. Det var hensikten med dette arbeidet, der vi foretok en grundig gjennomgang av vintervarslene fra perioden 1979-1993. Siden stratosfæren ikke har vært godt beskrevet i slike modeller ville vi undersøkte om en detaljert stratosfære-beskrivelse i Meteo-France modellen ”Arpege Climat” ville gi bedre  NAO-varsler. I simuleringene brukte vi allerede observerte havtemperaturer. Derfor er ikke dette virkelige prognoser, men kalles tilbaketesting eller hindcasts i meteorologi.
 

Stratosfæren gir økt treffsikkerhet

Vi fant en svak forbedring av modellens evne til å varsle NAO-fasen når vi inkluderte en beskrivelse av stratosfæren. Innen forskningsfeltet sesongvarsling er selv en liten forbedring av verdi. Forbedringen oppsto hovedsakelig fra en bestemt vinter (1986/1987) som nettopp var karakterisert av plutselige sirkulasjonsendringer i stratosfæren. Vi observerte en redusert vind gjennom hele tropopsfæren som varte i mer enn en måned etter den plutselige endringen i stratosfæren (Figur 2).

Vindutvikling ved 60 grader nord vinteren 1986/87
Figur 2 viser vindutviklingen ved 60o nord i løpet av vinteren 1986/87. De ulike fargene representerer modellert vind i ulike trykknivå vinteren 1986/87 (tykke linjer) sammenliknet med klimatologisk vind (tynne linjer). Stiplet grønn linje er observert vind for denne vinteren i stratosfæren. Nærmere bakken blir vindene svakere enn  klimatologiske verdier fra dag 60 (grønn og brun kurve) når stratosfærevinden plutslig avtar (røde og svarte kurver) og etter dette forblir vinden svakere enn normalt i over en måned.


Er resultatene robuste?

Undersøkelsene vi utførte for årene 1979-1993 er et forstudie. Flere tiår med simuleringer trengs nemlig for å teste hvor robust forbedringen er. Resultatene våre viser uansett at inkludering av stratosfære vil øke treffsikkerheten til sesongvarslene. En utfordring er at forekomsten og varigheten til SSWs ikke er lett å varsle på sesongskala. For å få full nytte av stratosfæren i sesongvarslingsmodellene trengs mer forskning på forutsigbarheten til de plutselige oppvarmingene i stratosfæren.

Les mer om været som kommer ovenfra i den populærvitenskapelige artikkelen "Se opp for bedre langtidsvarsler" i Klima 3, 2009 .

Referanser

Orsolini, Y.J., Kindem, I.T and Kvamstø, N.G. (2009) On the potential impact of the stratosphere upon seasonal dynamical hindcasts of the North Atlantic Oscillation: a pilot study. Climate Dynamics.

Orsolini, Y.J., J. Urban, D. Murtagh, S. Lossow and V. Limpasuvan (2010): Descent from the polar mesosphere and  anomalously  high stratopause observed in 8 years of water vapor and temperature satellite observations by the Odin Submillimeter Radiometer, Journal of Geophysical Research, in press.