Arctic Oscillation Index: analisi circolazione atmosferica sull'Artico

Prevedere le irruzioni di aria fredda polare con l'Arctic Oscillation

L'Arctic Oscillation Index (AO) è un indice su larga scala della variabilità climatica. Coincide con il North Annular Mode (NAM), quando quest'ultimo è calcolato a 1000 hPa (il NAM è calcolato fino a quote stratosferiche). Per ulteriori info rimanda alla pagina dedicata al NAM.
Quando l'AO è nella sua fase positiva (AO+), un anello di forti venti circolanti in senso antiorario intorno al Polo Nord confina l'aria più fredda nelle regioni polari. In questa fase la pressione a livello del mare alle alte latitudini è estremamente bassa (rafforzamento del vortice polare, ovvero quell'area di bassa pressione che staziona in quota in modo semi-permanente sopra il Polo nord), mentre alle medie latitudini si ha un rafforzamento degli anticicloni. Con un vortice polare profondo si osservano correnti occcidentali particolarmente forti, poco ondulate e quindi con conseguente ridotto scambio di calore con le latitudini più basse.
Quando la cintura dei venti diventa più debole e più distorta siamo nella fase negativa dell'AO (AO-); in questa fase, caratterizzata da basse pressioni alle medie latitudini, si osserva una più facile penetrazione verso sud delle fredde masse d'aria artiche e un aumento della tempestosità alle medie latitudini. L'intensità del fenomeno può comportare anche lo splitting del vortice polare, con potenti irruzioni di aria fredda alle medie latitudini.
L'AO è calcolato proiettando le anomalie giornaliere di geopotenziale a 1000 hPa tra le latitudini comprese tra 20° N e 90° N rispetto al modello di oscillazione artica definito da una funzione empirica delle medie mensili dei geopotenziali a 1000 hPa durante il periodo 1979-2000 (si veda la mappa in figura). La serie temporale è poi normalizzata con la deviazione standard della media mensile.

Arctic oscillation - AO index osservato e previsione GFS

Sono qui mostrati i valori di AO index registrati negli ultimi 120 giorni (primo diagramma) e le previsioni GFS eseguite a 7, 10 e 14 giorni. Gli indici sono normalizzati dalla deviazione standard dell'AO index mensile monitorato tra il 1979 ed il 2000.
I valori in alto a sinistra e a destra di ciascuna figura indicano rispettivamente il valore medio dell'indice AO e i coefficienti di correlazione tra l'osservazione e le previsioni.

AO index osservato e previsione Ensemble

Sono qui mostrati i valori di AO index registrati negli ultimi 120 giorni e le previsioni Ensemble. Gli indici sono normalizzati dalla deviazione standard dell'AO index mensile monitorato tra il 1979 ed il 2000. Una media mobile di 3 giorni è applicata per le serie temporali delle previsioni.
Nel primo diagramma con una linea nera è indicato l'AO index osservato, mentre con delle linee rosse sono mostrate 11 previsioni GFS ensemble a partire dall'ultimo giorno di osservazione.
Negli altri diagrammi è sovrapposto l'AO index osservato (linea nera) alla media degli 11 ensemble (linea blu), mentre la zona gialla sono i valori compresi entro 1 deviazione standard rispetto alla media degli ensemble. Infine, le linee rosse mostrano il range massimo e minimo degli indici previsti.

Valori di AO index dal 1950 ad oggi

Nella seguente tabella tutti i valori medi mensili di AO index dal 1950 ad oggi. Con una scala di rossi sono evidenziati valori superiori a +0.5, con una scala di blu quelli inferiori a -0.5.
Sotto la tabella, un diagramma mostra nuovamente i valori di AO finora registrati.

Media mobile su 3 mesi dei valori di AO index

Vertical cross-section delle anomalie di geopotenziale

In questo diagramma sono mostrate le anomalie di geopotenziale per 14 diversi livelli di pressione negli ultimi 120 giorni, normalizzati rispetto alla deviazione standard utilizzando il periodo di riferimento 1979-2000. Le anomalie sono calcolate sottraendo la media 1979-2000 e poi mediati sulla calotta polare sotto i 65° di latitudine sud.
Colori blu indicano un vortice polare forte mentre colori sul rossi un vortice polare debole. Le linee continue nere indicano anomalie nulle.
Nel secondo diagramma è riportato l'AO index calcolato giornalmente.