Ísland og nao-fyrirbrigðið

Ísröst í ískönnunarflugi 16. mars 2005.

Hver eru áhrif þess?

Trausti Jónsson 25.1.2010

Hér er fjallað um veðurfyrirbrigði sem á ensku er nefnt North Atlantic Oscillation. Oft er til þess vísað í umfjöllun um veðurlag og veðurfarsbreytingar á heimsvísu. Íslenskt nafn skortir, en hér er tekið það ráð að nota ensku skammstöfunina nao sem nafn á fyrirbrigðinu og hafa það hvorugkyns.

Þegar meðalþrýstingur er hár við Ísland er hann einnig hár á stóru svæði umhverfis, þegar þrýstingur er lágur er hann einnig lágur á nærliggjandi svæðum. Fylgni meðalloftþrýstings er mikil á stóru svæði kringum athugunarstað, en hún minnkar þegar lengra dregur á milli staða og í nokkur þúsund kílómetra fjarlægð er hún orðin lítil sem engin. Fylgni loftþrýstings við Ísland og á nálægum svæðum er í samræmi við þessa meginreglu að öðru leyti en því að sé haldið til suðurs minnkar hún ört og verður síðan marktækt neikvæð. Hámark neikvæðnu fylgninnar er á svæðinu í námunda við Asóreyjar. Á vetrum nær neikvæða fylgnisvæðið til austurs í átt til Miðjarðarhafs en fylgnin minnkar til beggja handa þótt hún sé marktæk á allstóru svæði.

Ein af elstu „nao-myndunum“

Mynd 1. Fylgni vetrarþrýstings (september til apríl) víða um heim við þrýsting í Stykkishólmi. Í námunda við Ísland er fylgnin mjög mikil. Úr henni dregur ört til austurs og vesturs, en örast þó til suðurs, og þegar komið er suður að Asóreyjum er hún marktækt neikvæð. Myndin var upphaflega birt í grein Exners (1924) en hér fengin úr grein Wanner og félaga (2001).

Þrýstivegasalt

Þegar þrýstingur er óvenjulega hár hér á Íslandi hefur þrýstingur á Asóreyjum tilhneigingu til að vera tiltölulega lágur, og öfugt, þegar þrýstingur er lágur við Ísland er hann gjarnan hár við Asóreyjar. Þrýstingur staðanna vegur salt, vegasaltið sjálft er nao, en staða þess hverju sinni er mæld með mælitölu eða vísi. Þegar marktæk fylgni reynist milli veðurlags fjarlægra staða er talað um fjartengsl eða fjartengslafyrirbrigði. Nao er slíkt fyrirbrigði og Ísland og Asóreyjar/Pýreneaskagi eru pólar þess (endar vegasaltsins).

Ársþrýstingur á Íslandi og á Asóreyjum

Mynd 2. Ársþrýstingur á Íslandi og á Asóreyjum 1865 til 2007. Því hærri sem þrýstingur er á Íslandi því lægri er hann á Asóreyjum, fylgnistuðullinn reiknast -0,61. Þrýstispönnin við Ísland (græn lína) er öllu stærri á Íslandi heldur en á Asóreyjum (blá lína). Aðfallslína er rauð.

Hægt er að geta sér til um það hvað ræður tilurð nao, það verður ekki gert hér, en benda má á greinargerð Hurrell og félaga (2003). Fyrirbrigðið hefur verið þekkt mjög lengi, menn tóku fyrst eftir því fyrir meir en hundrað árum (Hildebrandsson, 1897), og hugmyndir um vegasalt eru enn eldri (frá 18.öld). Englendingurinn Gilbert Walker notaði nafnið fyrstur (1924), en áður hafði hann kallað það Íslands-Asóreyjasveifluna. Hér er ekki um sveiflu í eiginlegri merkingu að ræða, staða nao virðist að mestu tilviljanakennd, það sveiflast ekki á reglubundinn hátt frá einni stöðu til annarrar.

Nao mælir styrk vestanáttarinnar

Vegna þess að þrýstingurinn er breytilegur er nao ætíð í einhverri stöðu, einfaldast er að reikna hana beint sem þrýstimun milli Íslands og Asóreyja og ákveða að sá munur mæli stöðu fyrirbrigðisins og sé mælitala þess. Munurinn er skilgreindur jákvæður, ef hann er meiri en að meðaltali, en annars neikvæður. Þessi aðferð er heppileg að því leyti að þrýstimunurinn segir til um styrk vestanáttarinnar sem að jafnaði ríkir á milli þessara staða. Sé þrýstimunur minni en að meðaltali, getur ástandið verið þannig að austanátt ríki í stað hinnar venjubundnu vestanáttar, slíkt gerist þó aldrei á ársgrundvelli.

Breytileiki þrýstings er meiri á Íslandi heldur en á Asóreyjum, þrýstingur á Íslandi einn og sér gefur þá svo góða mynd af stöðu nao að vitneskja um þrýstinginn á Asóreyjum skiptir litlu máli. Frá og með grein Rogers (1984) hefur vægi endanna verið jafnað og síðan er talað um nao-vísi (NAO-index).

Mynd 3. Tengsl nao, hitafars, vinda og straumakerfi á Atlantshafi (úr Wanner og félögum (2001). Vinstri hluti myndarinnar sýnir ástand eins og það gjarnan er séu nao-vísar jákvæðir, en sá til hægri ástandið séu vísarnir neikvæðir. Ljósbláu svæðin tákna hafísútbreiðslu. Glóaldinlituðu svæðin sýna hvar hiti er yfir meðallagi, en þau dökkbláu hvar kaldara er en að meðaltali. Í nao+ ástandi er hlýtt í V-Evrópu, en kalt á Grænlandi og í Labrador. Þá er vestanáttin yfir Evrópu sterkari en að meðaltali, en jafnframt eru staðvindarnir sterkari og staðvindasvæðið tiltölulega kalt. Í nao- ástandi er hlýtt á Grænlandi, kalt í Evrópu, staðvindarnir veikari og staðvindasvæðið tiltölulega hlýtt. Taka má eftir því að myndin sýnir að hafísútbreiðsla sé meiri séu nao-vísar neikvæðir heldur en þegar þeir eru jákvæðir.

Hiti í norðanverðri Evrópu ræðst að miklu leyti af styrk vestanáttarinnar á þeim slóðum, sé vestanáttin sterk (nao-staðan jákvæð) er hlýtt á vetrum en svalt að sumarlagi, sé vestanáttin veik eða fjarverandi (nao-staðan neikvæð) er kalt á vetrum en hlýtt að sumri. Í Labrador og á Vestur-Grænlandi er þessu öfugt farið, jákvæð nao-staða þýðir að þar er kalt í veðri á vetrum. Staða nao hefur áhrif á stóru svæði, allt frá norður-heimskautaslóðum suður í tempraða beltið og frá Kanada í vestri langt austur í Síberíu.

Nao-vísir

Vísirinn er þannig fenginn að fyrst eru þrýstigildi hvors staðar um sig normuð, með hjálp meðaltals og staðalfráviks. Þetta kemur því til leiðar að þrýstivik hvors staðar um sig verða jafnvæg. Síðan er mismunur normaðra þrýstigilda reiknaður og kallaður nao-vísir. Sé hann jákvæður er sagt að nao sé í jákvæðum fasa en annars neikvæðum, sjá Rogers (1984). Hafa verður í huga að töluleg gildi vísisins fara að einhverju leyti eftir því hvaða viðmiðunartímabil er notað auk þess sem val stöðva hefur áhrif.

Á norðurenda vegasaltsins hefur ýmist verið notaður þrýstingur mældur á Akureyri, í Stykkishólmi eða í Reykjavík, eða samsuður Reykjavíkur og Stykkihólms. Litlu máli skiptir hvað af þessu er notað. Á suðurendanum er algengast að nota annað hvort þrýsting í Ponta Delgada á Asóreyjum eða Lissabon í Portúgal. Á vetrum er mjög góð fylgni á milli þrýstings á Asóreyjum og í Portúgal, því er hægt að reikna vetrarvísi fyrir nao með því að nota gögn frá Portúgal í stað Asóreyjagagnanna. Vinsælasti nao-vísirinn var skilgreindur í grein Hurrell 1995 og nær yfir tímabilið frá 1864 til okkar tíma. Honum er haldið við á vefsíðu Hurrell.

Íslenskar þrýstimælingar ná samfellt aftur til 1822 og með því að nota mælingar frá Suður-Spáni (Cadiz) var hægt að reikna nao-vísi lengra aftur heldur en áður hafði verið gert. Fjallað er um þann vísi í grein Jones og félaga (1997). Sumir nota þessa röð fremur en röð Hurrell, en einkum þá að vetrarlagi. Á sumrin truflar Evrópski monsúninn þrýstisamband Asóreyja og Portúgal og yfirgnæfir jafnvel nao-merkið.

Oft kemur ekki fram af umræðu hvort verið er að fjalla um nao sem aðeins nær til vetrarins (oftast þá desember, janúar og febrúar) eða nao ársins alls. Samband hita, úrkomu og annarra veðurþátta er oftast mun skýrara í öflugu umhverfi vetrarins heldur en óljósum vindakerfum sumarsins.

Vísafjölbreytni

Mun fleiri nao-vísar hafa verið búnir til, of langt mál væri að lýsa þeim öllum hér. Gott er að hafa ætíð í huga að ákveðinn munur er á nao-fyrirbrigðinu sjálfu og nao-vísunum sem eiga að lýsa hegðun þess. Hinir „raunverulegu“ pólar nao-fyrirbrigðisins eru ekki fastir við Ísland og Asóreyjar heldur hnikast þeir til, t.d. er talsverð árstíðasveifla í staðsetningu pólanna. Aðrir vísar reyna að lýsa þessu frekar og er stundum „ruglað saman“ við hina einfaldari. Á þessu er rétt að hafa vara þegar rætt er um nao. Nokkrir nákomnir ættingar eru mest áberandi í umræðunni. Þeirra helstur er svokallað ao-fyrirbrigði (Arctic Oscillation). Lesendur eru hvattir til að fletta hinum ýmsu hringrásarvísum og skilgreiningum á þeim upp á netinu. Miklar upplýsingar má finna í bók um nao sem kom út 2003 (Hurrell og félagar ritstýrðu, yfirlitskaflann má fá rafrænt).

Sá sem þetta skrifar hefur nokkuð haldið fram öðrum nao-vísi og byggir hann á óróleika þrýstifars frá degi til dags (svokallaður dp-vísir, sjá Jónsson og Hanna, 2007 og Hanna og félagar, 2008). Mun hefðbundinna nao-vísa og dp-vísa verður ekki lýst hér en benda má á ofannefndar greinar vilji lesendur fræðast meira.

Aftur fyrir mæliskeiðið

Reynt hefur verið að lengja nao-vísa aftur um nokkrar aldir, vinsælasta framlengingin er sú sem gerð var af Luterbacher og félögum (2000), en fleiri framlengingar hafa verið gerðar. Einnig má lesa drjúgan fróðleik um nao í grein Wanner og félaga (2001). Síðarnefnda greinin er aðgengileg í gegnum landsaðgang fræðitímarita (www.hvar.is).

Breyting nao í tíma

Mynd 4. Breytileiki nao-vísisins 1865 til 2007. Þegar vísirinn sýnir háa (jákvæða) tölu er vestanáttin milli Íslands og Asóreyja sterkari en að meðaltali, lágar tölur (neikvæðar) tákna veikari vestanátt. Sjá má að um og upp úr 1960 var vísirinn óvenju lágur, en óvenju hár um 1990. Ekki er að sjá að langtímaleitni sé mikil.

Á því 150 til 200 ára tímabili sem áreiðanlegar upplýsingar eru til um nao virðist breytileiki þess vera í stórum dráttum tilviljanakenndur. Þó er það svo að tilhneiging er til þess að há eða lág gildi séu viðloðandi í nokkur ár hverju sinni. Það hefur ekki komið að gagni við spár.

Vegna þess að nao er ekki eiginleg sveifla getur jafnvægi hennar (meðalástand) verið breytilegt þegar til lengri tíma er litið. Um það er lítið vitað en það liggur í loftinu að verði miklar breytingar á hringrás andrúmsloftsins vegna aukinna gróðurhúsaáhrifa, kunni einnig að verða breytingar á meðalástandi nao. Það hefði víðtækar afleiðingar.

Nao og veðurlag á Íslandi

Nao og Ísland

Mynd 5. Ekki er að sjá að samband sé mikið milli hita á Íslandi og nao-vísis Hurrell - ekki einu sinni ef maður tekur ofan gleraugun.

Samband nao við hitafar hér á landi er lítið. Þegar nao er í jákvæðum fasa er þrýstingur hér lágur og veðurlag einkennist af miklum lægðagangi og viðloðandi úrkomu. Úrkoma er þess vegna ívið meiri sé nao-staðan jákvæð, heldur en þegar hún er neikvæð. Lægðagangurinn hefur einnig í för með sér að kaldir og hlýir dagar skiptast á, ýmist er norðan- eða sunnanátt.

Nao og Ísland

Mynd 6. Talsverð fylgni er á milli nao-vísis Hurrell og úrkomu á Íslandi, fylgnistuðullinn er 0,56. Hér er miðað við meðalúrkomu á öllum veðurstöðvum landsins á árunum 1961 til 2007.

Sé nao í neikvæðum fasa er hár þrýstingur ríkjandi á Íslandi, þurr veðrátta er jafnan fylgifiskur háþrýstisvæða. Þá getur hiti verið nánast hver sem er. Sé þrýstingurinn hærri yfir Grænlandi en á Íslandi eru norðlægar áttir ríkjandi með kuldatíð, en ef þrýstingurinn er hæstur suður- eða austurundan er hlýtt hér á landi.

Nao og hafísinn

Á áratuga tímakvarða er samband á milli nao-stöðunnar og hafísmagns við Austur-Grænland. Sé staðan neikvæð er að jafnaði hár þrýstingur á hafíssvæðinu - eða vestlæg átt. Þá hefur Austur-Grænlandsstraumurinn tilhneigingu til að breiða úr sér. Skilyrði eru þá góð fyrir nýmyndun íss á svæðinu. Ef staða nao er jákvæð eru skilyrði til ísmyndunar verri. Ísmagn við Austur-Grænland ræðst hins vegar einnig af flutningum íss úr Norður-Íshafi í gegnum Framsund. Flutningsþátturinn er stærri ef nao er í jákvæðum fasa. Jákvætt nao stuðlar þannig að auknu magni N-Íshafsíss við Austur-Grænland, en þá dregur úr nýmyndun og flutningur gegnum Grænlandssund gengur einnig betur. Á aldalöngum tímakvarða hverfa sveiflur sem staða nao „stýrir“ og nao segir ekkert um Austurgrænlandsísinn.

Tilvísanir og helstu greinar aðrar

Tilvísanir og helstu greinar aðrar varðandi nao má skoða í sérstöku skjali (pdf 0,02 Mb).