Specifické cirkulace
Stránka Specifické cirkulace podává objasnění klimatických pojmů ENSO, NAO a AO Indexů a jejich vlivů na klima v určitých oblastech Světa. Tyto vlivy lze souhrnně nazývat jako specifické cirkulace. Klimatické jevy určují průběh počasí na četných místech Země, v některých částech na něj mají velice silný vliv.
Témata stránky a anglické názvy: El Niňo Southern Oscillation (El Niňo Jižní oscilace), North Atlantic Oscillation (Severoatlantická oscilace), Arctic Oscillation (Arktická oscilace), specific cirkulation (specifické cirkulace), positive/negative phase (pozitivní/negativní fáze) jako climatic phenomena (klimatické jevy) a jejich vliv na clima (klima).
OBSAH STRÁNKY SPECIFICKÉ CIRKULACE
- ENSO – El Nino a La Niňa, aneb specifické cirkulace jejich vliv na klima
- NAO – Severoatlantická oscilace a její vliv na klima zejména Evropy
- AO – Arktická oscilace a její vliv na klima
SPECIFICKÉ CIRKULACE A JEJICH VLIV NA KLIMA
Co znamenají zkratky, které mnozí někde už viděli? A co znamenají jevy, které se pod nimi skrývají? Jedná se o specifické cirkulace, které mají určitou pravidelnost a určují klimatické poměry v určitých regionech. ENSO znamená El Niňo Southern Oscillation, NAO znamená North Atlantic Oscillation a AO znamená Arctic Oscillation v překladu jde o El Niňo jižní oscilaci, severní atlantickou oscilaci a arktickou oscilaci, jinými slovy míru intenzity dané cirkulace.
Specifické cirkulace 1: EL Niňo southern Oscillation (ENSO)
Obr. 1a, b Specifické cirkulace. Neutrální fáze ENSO a fáze El Niňo – popis cirkulace a počasí při výskytu jevů, zdroj: researchgate.net
ENSO se vyskytuje v Tichém oceánu a na západním pobřeží Jižní Ameriky východním pobřeží Austrálie. Projevuje se změnami teplých vod, které se různě přesouvají. Projevuje se též změnami vanutí pasátů v oblasti. Vyskytnout se mohou tři typy cirkulací a to El Niňo, La Niňa a situaci, kdy se nevyskytuje ani jeden z uvedených jevů označujeme jako neutrální cirkulaci ENSO (obr. 1a).
Neutrální fáze ENSO znamená, že se nevyskytuje ani jeden z dále popsaných jevů (El Niňo a La Niňa). Výstupné ohyby vzduchu v oblasti Indonésie působí vznik cyklony a bohaté oblačnosti. Tato přináší hodně srážek a počasí je zde vlhké. Tento vzduch klesá u pobřeží Jižní Ameriky a vysušuje se, vzniká anticyklona. Zde panuje suché počasí. To co se týče vzdušné cirkulace. Dále se odehrává podmořská cirkulace. U pobřeží Indonésie se nachází teplá voda, naopak u Jižní Ameriky studená. Zde dochází k výskytu jevu upwelling a studená voda zde stoupá do nižších hloubek. Celkově tyto proudy tvoří termo klima dané oblasti. K rovníku vanou silné pasáty.
Nad Pacifickým oceánem vane za neutrální situace běžné pasátové proudění, na severní polokouli ve směru k severovýchodu a na opačné straně Země pak jihovýchodní a inklinují z obou částí Země k rovníku. Přesouvají k západu teplé vody oceánu a to tedy směrem k Austrálii. Teplota povrchu vody v oceánu se směrem k Austrálii tedy zvyšuje a nad touto hladinou roste vlhkost vzduchu. Klesá zde tlak vzduchu a vlivem těchto faktorů vzniká bohatá oblačnost se srážkami, které vypadávají nad Austrálií a Indonésií. Na opačné straně, u Jižní Ameriky, je počasí suché.
El Niňo
Změna se odehrává v rozmezí 3 až 8 let, nastává jev El Niňo (tzv. teplá fáze ENSO). Vlna teplé vody u hladiny se posouvá zpět k pobřeží Jižní Ameriky. Též oblačnost produkující srážky se přesouvá zpět. Tato oblačnost způsobí, že u jihoamerických břehů panují vydatné deště a v důsledku nich vznikají povodně, na opačné straně, u Austrálie, je naopak značné sucho. Tento stav trvá rok až 14 měsíců. Vrchol jevu nastává v období Vánoc, proto se i takto jmenuje, v překladu „Ježíšek“.
Při kladné fázi ENSO dochází k prohození proudění. To znamená, že u pobřeží Austrálie a Indonésie se odehrávají sestupné pohyby vzduchu. Těmi se vzduch vysušuje, vzniká cirkulace tlakové výše. Panuje zde suché počasí. Pasáty se obracejí a vanou k rovníku východním směrem. U pobřeží Jižní Ameriky dochází k vzestupu vzduchu, tvorbě nízkého tlaku vzduchu a cirkulaci, která působí vznik bohaté oblačnosti se srážkami. Takže zde panuje naopak vlhké počasí. V oceánu se nachází studená voda v hloubce, u hladiny se nachází teplá voda a to v celém pásu mezi těmito pevninami v přibližně stejné hloubce.
La Niňa
Obr. 1c Specifické cirkulace. Fáze La Niňa – popis cirkulace a počasí při výskytu jevů, zdroj: Meteorology today
Po této době jev zaniká a cirkulace se vrací k běžnému režimu (neutrální ENSO). Po výskytu tohoto jevu následuje studená fáze ENSO, která se nazývá La Niňa, v překladu holčička. Projevuje se zesílením pasátů. Teplé vody jsou více přesouvány na západ Pacifického oceánu. U pobřeží Jižní Ameriky je teplota vody v oceánu výjimečně nízká, poklesne až o 7°C. Tato takzvaně studená fáze ENSO trvá 9 až 12 měsíců, ale ojediněle může být i dvojnásobně dlouhá.
Studená fáze La Niňa znamená výskyt běžné, neutrální fáze, ENSO. Nicméně s významnějšími projevy klimatického jevu než při běžné situaci. Jde o zesílení neutrální fáze. Pasáty jsou tedy silnější než obvykle při běžné situaci. Do oblasti k asijskému pobřeží je nasouváno více teplé vody. Vzestup studené vody do nižších hloubek na opačné straně oceánu též zesiluje. Jet stream tlačí více severně. Na jihu USA panuje suché počasí, naopak v oblasti Kanady silně prší a vyskytují se povodně. Významné zesílení této cirkulace v podobě záporné fáze ENSO zintenzivňuje činnost hurikánů v oblasti Atlantiku. Nejvíce se tak děje v Karibiku a na východě USA.
Vliv ENSO na klima mimo jiné v Evropě
Obě dvě tyto fáze ENSO mají vliv na počasí i v jiných oblastech, částečně i ve střední Evropě. Mohou se projevovat například vznikem hurikánů a významných tlakových níží, které postupují k nám od Atlantiku zejména během podzimu a v zimě. Velmi horké a suché léto 2015 mělo patrně také příčinu v extrémně silné teplé fázi ENSO, El Niňu. Ve studené fázi vzniká více tropických cyklon a též jsou při této fázi silnější i hurikány. Důvodem je posun jet streamu (tryskového proudění) více na jich od své neutrální polohy. Změna cirkulace poté znamená změnu přesunu vzduchových hmot se svými vlastnosti ohledně konkrétních oblastí. Tam, kde bývá normálně vlhko a chladno je naopak sucho a teplo či horko a podobně. To platí i pro oblast střední Evropy, kdy kladná fáze ENSO byla pravděpodobně odpovědna z extrémně horké léto v roce 2015, kdy panovalo v ČR také značné sucho.
Obr. 2 Specifické cirkulace. Index SOI (Jižní oscilace) za období let 1951-2021, zdroj: cpc.ncep.noaa.gov
Kde najít vývoj indexu ENSO? Na stránkách NOAA najdete vývoj indexu měsíc po měsíci od roku 1951. A to včetně výpočtu tohoto indexu – to jen pro skalní zájemce. Tabulkový přehled hodnot najdete na zdrojové stránce pod grafem – viz NOAA. Stanovování indexu završilo skončením roku 2021 (do tohoto uvádí data obrázek výše) celých 70 let.
Jaké další klimatické jevy ovlivňují počasí ve střední Evropě, jak a jak moc?
Specifické cirkulace 2: North Atlantic Oscillation (NAO)
Obr. 3 Specifické cirkulace – kladná (vlevo) a záporná (vpravo) fáze NAO, rozložení tlakových útvarů a základní prvky počasí v oblasti Atlantik-Evropa, zdroj: windows2universe.org
Jedná se o komplexní klimatický jev, vyskytující se v severní části Atlantiku. Je vázán na klimatické změny mezi Islandem, kde se nachází stabilní tlakový útvar v podobě tlakové níže a Azorami, kde se nachází opačný tlakový útvar. O tlakových útvarech podrobně pojednává stejnojmenná stránka. Projevuje se cyklickými změnami tlaku vzduchu a změnami v postupu tlakových níží nad severní Atlantikem. Významně ovlivňuje zejména v zimním období počasí ve střední Evropě, kdy jeho vliv přináší velmi teplé počasí s postupem významných cyklon až do oblasti centrální Evropy. Toto je spojeno s velmi velmi větrným a vlhkým počasím. Jedná se o jeden z nejdůležitějších jevů pro počasí nejen v oblasti Severního Atlantiku a v Evropě.
V jarním a podzimním období jsou s tímto jevem spojeny postupy významných cyklon, kdy se tryskové proudění přesouvá nad střední Evropu a způsobuje zde často extrémní projevy počasí. Tyto spočívají ve výskytu vydatných srážek, někdy i bouřek, ale hlavně v silných poryvech větru. S tímto počasím jsou spojeny i značné tlakové a teplotní změny během krátké doby. Tento jev ovlivňuje dráhy cyklon, zda tyto postoupí nad sever Evropy nebo jižněji a v tomto případě významněji ovlivní počasí ve vnitrozemí.
Obr. 4 Specifické cirkulace. Náčrt situace při kladné fázi NAO a počasí v centru Evropy
Popis jevu
Na obrázku 1 vidíme, že tlakové útvary mají podobné polohy při kladné i záporné fázi NAO. Při kladné fázi jsou si cyklona nad severem Atlantiku a anticyklona na jihu oblasti blíže. Vzniká zde velký tlakový gradient. Tyto útvary postupují dále k východu do Evropy a působí tam větrné počasí s vlivem frontálních systémů s nimi spojených. V severní až střední Evropě převažuje vlhké počasí, v jižních částech (Středomoří a okolí) naopak suché. Tam propagují tlakové výše od západu. Současně proniká teplý vzduch.
Tento postupuje a je hnán jet streamem do vyšších šířek zhruba přes střed Atlantiku, tj. proniká více do střední až severní Evropy a to potlačuje opačné cirkulace. Ty, které by jinak přinesly do až daleko na jih přes centrální Evropu studené či mrazivé počasí. Současně nabírá mnoho vlhkosti nad rozsáhlou vodní plochou Atlantiku. Na opačné straně, pobřeží Severní Ameriky je tomu naopak. Sucho se vyskytuje na severu, vlhko více na jihu.
Záporná fáze pro zimu ve střední Evropě
Při záporné fázi mají cyklony v severní části oblasti shodnou polohu, nejsou ovšem tak rozsáhlé. Anticyklony na jihu se vyskytuj více jižně a hlavně též nemají takovou mohutnost. Útvary nepůsobí takové gradienty tlaku vzduchu. A situace působí na klima opačně. V severní až střední Evropě panuje sušší počasí, ale také studenější. Prosadit se může příliv studeného až mrazivého vzduchu ze severu až východu Evropy. V jižní části panuje vlhko. Cirkulace v podobě jet streamu se klikatí od Severní Ameriky, kde má klima také opačný trend oproti uvedenému při kladné fázi NAO. Vystupuje podle pobřeží Severní Ameriky k severu, neboť na západ má blokaci. Dále klesá do nižších šířek ze severního Atlantiku poblíž pobřeží západní Evropy a vstupuje do jižnějších částí Evropy. Tam přináší tedy vedle vlhkosti teplé počasí a opět se obrací k severu, směřuje dále do severovýchodní Evropy.
V kladné fázi postupuje proud jet streamu přímo k východu až postupně severovýchodu. Při záporné fázi tvoří vlny a to už od území Ameriky. Častý výskyt kladných fází má za následek teplé počasí během zimních sezón ve střední a i severní Evropě. Samozřejmě ve vztahu k tamnímu klimatu. U nás zůstává při neustálé převaze vlivu kladné fáze NAO podobě více méně podobné tomu z konce podzimu.
Specifické cirkulace 3: Arctic Oscillation (AO)
Obr. 5 Specifické cirkulace. Princip arktické oscilace a počasí na Zemi, zdroj: University of Washington
Na obrázku 3 vidíte pod obecným popisem klimatu Arktidy princip vlivu arktické oscilace. Opět existuje jako u výše uvedených klimatických jevů kladná a záporná fáze. Obě mají odlišnosti co do cirkulace, proudění vzduchu a tedy počasí v různých oblastech. V kladné fázi registrujeme nižší teplotu ve stratosféře a studený vzduch proniká přes východní část severu Ameriky směrem nad oceán. Zde dochází k vývoji významných cyklon s postupem k východu až severovýchodu směrem do Evropy. Tam panuje hodně oblačnosti, srážek, větrné počasí. Atlantik máme v tomto případě aktivní, dochází k výskytu kladné fáze NAO (viz kapitola výše). Teplé počasí s velkou vlhkostí přináší proudění i do severní Evropy, zima je tam mírnější než se v této oblasti očekává. Silnější pasáty registrujeme v nižších šířkách mezi Afrikou a Jižní Amerikou. A ve Středomoří se vyskytuje suché počasí.
Záporná fáze se vyznačuje teplejším vzduchem ve stratosféře na pólech. Studený vzduch proniká do středu Severní Ameriky a zároveň daleko na jih této oblasti. Cyklony nejsou v Atlantiku aktivní, zde hovoříme též o záporné fázi NAO. Pasáty v oceánu mezi Afrikou a Jižní Amerikou vykazují menší intenzitu. Cyklony pronikají z jižního Atlantiku přes sever Afriky do Středomoří, kde panuje vlhké a chladnější počasí. V Evropy máme počasí suché, viz též záporná fáze NAO. Studený vzduch ze severních až východních pevninských oblastí Evropy má možnost pronikat více k jihu do střední Evropy a dále.
Vlivy oscilace na počasí ostatních oblastí Světa
Třetím významným jevem spadajícím pod specifické cirkulace v klimatologii, který ovlivňuje počasí je arktická oscilace. Projevuje se na pólech. Tento index se postupně mění, ale není u něho zaznamenána žádná významná pravidelná periodicita. Jde o tlakové odchylky v Arktidě oproti oblastem mezi 37. až 45. stupněm severní šířky. Souvisí s NAO (viz výše). Tyto dva jevy vyvolávají diskuzi, který z nich zásadněji ovlivňuje dynamiku atmosféry. Tento index má patrně menší dopady na změny atmosféry než výše uvedený NAO index.
Index ovlivňuje i oblasti hodně vzdálené od Arktidy a projevuje se i ve středních zeměpisných šířkách. Pokud vychází index kladný, v polární oblasti převládá nízký tlak vzduchu a udržuje se zde studený vzduch. Pokud je naopak záporný, je v arktické oblasti vysoký tlak vzduchu a proudění působí přesun studeného polárního vzduchu do středních zeměpisných šířek. Tento index také může ovlivnit průběh zimního počasí ve středních zeměpisných šířkách.
Vývoj indexu Arktické oscilace
V posledních letech docházelo ke střídání kladné a záporné fáze indexu s tím, že v posledních desetiletích je větší trend ke kladné fázi, v posledních několika letech bývá častěji neutrální. To působí spíše teplejší zimy i ve středních zeměpisných šířkách. Najdou se ovšem výjimky, v posledních letech byl takovouto výjimkou rok 2010, což bylo i na české zimě důrazně znát, ale také rok 2013. Výrazně kladné fáze se vyskytly po několik let po sobě od roku 1990, viz graf níže.
Obr. 6 Specifické cirkulace. Vývoj fází AO indexu od roku 1900 do roku 2013, zdroj: https://climatedataguide.ucar.edu/sites/default/files/climate_index_files/nam_pc_djfm.txt
Předpověď fází AO a NAO indexu i ENSO najdete na stránkách noaa.gov, odkazy jsou v referencích.
Reference
Použitá a doporučená literatura:
Climatedataguide.ucar.edu, dostupné na https://climatedataguide.ucar.edu/sites/default/files/climate_index_files/nam_pc_djfm.txt.
DVOŘÁK, P. Letecká meteorologie 2017. Cheb: Svět Křídel, 2017.
NOAA, NWS CPC, dostupné na http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/daily_ao_index/ao.shtml, http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/pna/nao.shtml, http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/MJO/enso.shtml.
ČESKÁ TELEVIZE – ČT 24. Jevy El Niňo a La Niňa ovlivňují počasí na celém Světě. Online 2021. dostupné na ct24.ceskatelevize.cz.