تذبذب شمال الأطلسي

يُعدّ تذبذب شمال الأطلسي ( NAO ) ظاهرة جوية فوق شمال المحيط الأطلسي، تتمثل في تقلبات فرق الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر بين المنخفض الأيسلندي والمرتفع الأزوري . ومن خلال هذه التقلبات في قوة المنخفض الأيسلندي والمرتفع الأزوري، يتحكم التذبذب في قوة واتجاه الرياح الغربية ومسارات العواصف عبر شمال المحيط الأطلسي. ^{[ 1 ]}

تم اكتشاف تذبذب شمال الأطلسي (NAO) من خلال عدة دراسات في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. ^{[ 2 ]} وعلى عكس ظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي في المحيط الهادئ، يُعد تذبذب شمال الأطلسي نمطًا جويًا في المقام الأول. وهو أحد أهم مظاهر التقلبات المناخية في شمال المحيط الأطلسي والمناطق الرطبة المحيطة به. ^{[ 3 ]}

يرتبط تذبذب شمال الأطلسي ارتباطًا وثيقًا بتذبذب القطب الشمالي (AO) (أو النمط الحلقي الشمالي (NAM))، ولكن لا ينبغي الخلط بينه وبين تذبذب الأطلسي متعدد العقود (AMO).

للمؤشر الشمالي للتذبذب تعريفات متعددة محتملة. وأسهلها فهماً تلك التي تعتمد على قياس متوسط ​​فرق ضغط الهواء الموسمي بين المحطات، مثل:

• لشبونة و Stykkishólmur / ريكيافيك
• بونتا ديلجادا ، جزر الأزور و ستيكيشولمور/ريكيافيك
• جزر الأزور (1865–2002)، جبل طارق (1821–2007)، وريكيافيك ^{[ 4 ]}

تشترك جميع هذه التعريفات في تحديد نقطة شمالية واحدة (لأنها المحطة الوحيدة في المنطقة ذات سجل بيانات طويل) في أيسلندا ، بالإضافة إلى نقاط جنوبية مختلفة. وتسعى جميعها إلى رصد نمط التغير نفسه، وذلك باختيار محطات تقع في "عين" منطقتي الضغط المستقرتين، وهما مرتفع جزر الأزور ومنخفض أيسلندا (كما هو موضح في الرسم البياني).

يعتمد تعريف أكثر تعقيدًا، لا يمكن تحقيقه إلا بسجلات حديثة أكثر اكتمالًا ناتجة عن التنبؤ العددي بالطقس ، على الدالة المتعامدة التجريبية الرئيسية (EOF) لضغط السطح. ^{[ 4 ]} يرتبط هذا التعريف ارتباطًا وثيقًا بالتعريف القائم على بيانات المحطات. وهذا يقودنا إلى نقاش حول ما إذا كان تذبذب شمال الأطلسي (NAO) يختلف عن تذبذب القطب الشمالي/تذبذب شمال الأطلسي (AO/NAM)، وإذا لم يكن كذلك، فأيهما يُعتبر التعبير الأكثر دقةً من الناحية الفيزيائية عن بنية الغلاف الجوي (مقارنةً بالتعبير الذي يبدو أكثر وضوحًا خارج نطاق التعبير الرياضي). ^{[ 5 ] [ 6 ]}

تجلب الرياح الغربية التي تهب عبر المحيط الأطلسي هواءً رطباً إلى أوروبا. في السنوات التي تكون فيها الرياح الغربية قوية، يكون الصيف بارداً والشتاء معتدلاً والأمطار غزيرة. أما إذا خفت حدة الرياح الغربية، فإن درجات الحرارة تصبح أكثر تطرفاً في الصيف والشتاء، مما يؤدي إلى موجات حر شديدة وتجمد عميق وانخفاض في هطول الأمطار. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

يتحكم نظام ضغط منخفض دائم فوق أيسلندا ( منخفض أيسلندا ) ونظام ضغط مرتفع دائم فوق جزر الأزور ( مرتفع جزر الأزور ) في اتجاه وقوة الرياح الغربية المتجهة إلى أوروبا. وتختلف القوة النسبية ومواقع هذين النظامين من عام لآخر، ويُعرف هذا التباين بمؤشر تذبذب شمال الأطلسي (NAO). ويؤدي اختلاف كبير في الضغط بين المحطتين (عام ذو مؤشر مرتفع، يُرمز له بـ NAO+) إلى زيادة الرياح الغربية، وبالتالي صيف بارد وشتاء معتدل ورطب في وسط أوروبا وواجهتها الأطلسية. في المقابل، إذا كان المؤشر منخفضًا (NAO-)، فإن الرياح الغربية تكون ضعيفة، وتعاني مناطق شمال أوروبا من شتاء بارد وجاف، وتتجه العواصف جنوبًا نحو البحر الأبيض المتوسط . وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة نشاط العواصف وهطول الأمطار في جنوب أوروبا وشمال إفريقيا.

يُعدّ تذبذب شمال الأطلسي (NAO) مسؤولاً بشكل خاص خلال الفترة من نوفمبر إلى أبريل عن جزء كبير من تقلبات الطقس في منطقة شمال الأطلسي، إذ يؤثر على سرعة الرياح واتجاهها، وتغيرات درجات الحرارة وتوزيع الرطوبة، فضلاً عن شدة العواصف وعددها ومسارها. وتشير الأبحاث الحالية إلى أن تذبذب شمال الأطلسي قد يكون أكثر قابلية للتنبؤ مما كان يُعتقد سابقاً، وأن التنبؤات الشتوية الدقيقة قد تكون ممكنة في ظل وجوده. ^{[ 9 ]}

هناك جدلٌ حول مدى تأثير تذبذب شمال الأطلسي (NAO) على الطقس قصير المدى في أمريكا الشمالية. فبينما يتفق معظم الخبراء على أن تأثيره أقل بكثير على الولايات المتحدة مقارنةً بأوروبا الغربية، ^{[ 10 ]} يُعتقد أيضاً أنه يؤثر على الطقس في معظم المناطق الوسطى والشرقية العليا من أمريكا الشمالية. ^{[ 10 ]} خلال فصل الشتاء، عندما يكون مؤشر تذبذب شمال الأطلسي مرتفعاً (NAO+)، يجذب مرتفع جزر الأزور تياراً جنوبياً غربياً أقوى فوق النصف الشرقي من قارة أمريكا الشمالية، مما يمنع الهواء القطبي من التوغل جنوباً (إلى الولايات المتحدة جنوب خط عرض 40°). وبالتزامن مع ظاهرة النينيو ، قد يؤدي هذا التأثير إلى شتاء أكثر دفئاً بشكل ملحوظ في الغرب الأوسط العلوي ونيو إنجلاند ، لكن تأثيره جنوب هذه المناطق محل نقاش. في المقابل، عندما يكون مؤشر تذبذب شمال الأطلسي منخفضاً (NAO-)، قد تشهد المناطق الوسطى والشمالية الشرقية العليا من الولايات المتحدة موجات برد شتوية أكثر من المعتاد مصحوبة بعواصف ثلجية كثيفة. يُعتقد أن تذبذب شمال الأطلسي القوي في فصل الصيف يُساهم في إضعاف التيار النفاث الذي يسحب عادةً الأنظمة المدارية إلى حوض المحيط الأطلسي، مما يُساهم بشكل كبير في موجات الحر الطويلة الأمد فوق أوروبا، ومع ذلك، لا تُظهر الدراسات الحديثة أدلة على هذه الارتباطات. ^{[ 10 ]}

أظهرت دراسات حديثة أن مكونات تذبذب شمال الأطلسي (قوة مراكز الضغط ومواقعها) أكثر فعالية في دراسة علاقاتها بالتقلبات المناخية الموسمية ودون الموسمية في أوروبا وأمريكا الشمالية ومنطقة البحر الأبيض المتوسط. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

في ظل مؤشر تذبذب شمال الأطلسي الإيجابي (NAO+)، يؤدي انخفاض الضغط الجوي إقليميًا إلى ارتفاع مستوى سطح البحر إقليميًا نتيجةً لـ"تأثير البارومتر العكسي". يُعد هذا التأثير مهمًا لتفسير سجلات مستوى سطح البحر التاريخية والتنبؤ باتجاهات مستوى سطح البحر المستقبلية، إذ يمكن أن تؤدي تقلبات الضغط المتوسطة التي تصل إلى بضعة مليمترات إلى تقلبات في مستوى سطح البحر تصل إلى بضعة سنتيمترات.

من خلال التحكم في موقع مرتفع جزر الأزور، يؤثر تذبذب شمال الأطلسي أيضًا على اتجاه المسارات العامة للعواصف المدارية الرئيسية في شمال المحيط الأطلسي : فموقع مرتفع جزر الأزور في الجنوب يميل إلى دفع العواصف إلى خليج المكسيك ، بينما يسمح لها موقعه الشمالي بالتحرك شمالًا على طول ساحل المحيط الأطلسي لأمريكا الشمالية. ^{[ 13 ]}

كما أظهرت أبحاث علم العواصف القديمة ، لم تضرب سوى أعاصير قليلة قوية ساحل الخليج خلال الفترة من 3000 إلى 1400 قبل الميلاد، وكذلك خلال الألفية الأخيرة. وقد فصلت بين هاتين الفترتين الهادئتين فترة نشاط مكثف خلال الفترة من 1400 قبل الميلاد إلى 1000 ميلادي، حيث تعرض ساحل الخليج خلالها لأعاصير كارثية متكررة، وزادت احتمالية وصولها إلى اليابسة بمقدار 3 إلى 5 أضعاف. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

حتى وقت قريب، كان مؤشر تذبذب شمال الأطلسي في حالة أكثر إيجابية بشكل عام منذ أواخر سبعينيات القرن الماضي، مما أدى إلى ظروف أكثر برودة في شمال غرب المحيط الأطلسي، وهو ما يرتبط بازدهار أعداد سرطان البحر الثلجي في بحر لابرادور ، والذي يتميز بدرجة حرارة مثلى منخفضة. ^{[ 17 ]}

يؤدي ارتفاع درجة حرارة بحر الشمال نتيجةً لظاهرة تذبذب شمال الأطلسي (NAO+) إلى تقليل فرص بقاء يرقات سمك القد التي تصل إلى الحد الأعلى لتحملها لدرجات الحرارة، كما هو الحال مع انخفاض درجة الحرارة في بحر لابرادور، حيث تصل يرقات سمك القد إلى الحد الأدنى لتحملها لدرجات الحرارة. ^{[ 17 ]} وعلى الرغم من أن ذروة ظاهرة تذبذب شمال الأطلسي (NAO+) في أوائل التسعينيات لم تكن العامل الحاسم، إلا أنها ربما ساهمت في انهيار مصائد سمك القد في نيوفاوندلاند . ^{[ 17 ]}

في جنوب غرب أوروبا، ترتبط أحداث تذبذب شمال الأطلسي بزيادة سرعة الرياح. ^{[ 18 ]}

على الساحل الشرقي للولايات المتحدة، يتسبب تذبذب شمال الأطلسي الإيجابي (NAO+) في ارتفاع درجات الحرارة وزيادة هطول الأمطار، وبالتالي ارتفاع درجة حرارة المياه السطحية وانخفاض ملوحتها . وهذا يمنع صعود المياه الغنية بالمغذيات، مما يؤدي إلى انخفاض الإنتاجية. ويتأثر كل من بنك جورج وخليج مين بهذا الانخفاض في صيد سمك القد. ^{[ 17 ]}

تُعد قوة تذبذب شمال الأطلسي أيضًا عاملًا محددًا في تقلبات أعداد أغنام سواي التي خضعت لدراسة مكثفة . ^{[ 19 ]}

من المثير للدهشة أن جوناس وجورن (2007) وجدا ارتباطًا قويًا بين تذبذب شمال الأطلسي (NAO) وتكوين أنواع الجراد في سهول العشب الطويل في الغرب الأوسط للولايات المتحدة. فقد وجدا أنه على الرغم من أن تذبذب شمال الأطلسي لا يؤثر بشكل كبير على الطقس في الغرب الأوسط، إلا أن هناك زيادة ملحوظة في وفرة أنواع الجراد الشائعة (مثل: Hypochlora alba، وHesperotettix spp.، وPhoetaliotes nebrascensis، وM. scudderi، وM. keeleri، وPseudopomala brachyptera ) بعد فصول الشتاء التي شهدت المرحلة الإيجابية من تذبذب شمال الأطلسي، وزيادة ملحوظة في وفرة الأنواع الأقل شيوعًا (مثل: Campylacantha olivacea، وMelanoplus sanguinipes، وMermiria picta، وMelanoplus packardii، وBoopedon gracile ) بعد فصول الشتاء التي شهدت المرحلة السلبية من تذبذب شمال الأطلسي. ويُعتقد أن هذه هي الدراسة الأولى التي تُظهر وجود صلة بين تذبذب شمال الأطلسي والحشرات الأرضية في أمريكا الشمالية. ^{[ 20 ]}

تمتد الآثار البيئية لتذبذب شمال الأطلسي إلى هضبة التبت ، حيث تم ربط الزيادات في الجفاف التي تؤدي إلى نفوق كبير للغابات وتكثيف العواصف الترابية بأحداث تذبذب شمال الأطلسي. ^{[ 21 ]}

كان شتاء 2009-2010 في أوروبا باردًا بشكل غير معتاد. يُفترض أن ذلك قد يعود إلى مزيج من انخفاض النشاط الشمسي، ^{[ 22 ]} وظاهرة النينيو مودوكي أو ظاهرة النينيو في وسط المحيط الهادئ، والتي غالبًا ما تترافق مع تيار نفاث أكثر تذبذبًا يُحدث طورًا سلبيًا في تذبذب شمال الأطلسي (حيث تقل فروق الضغط بين منخفض أيسلندا ومرتفع جزر الأزور)، بالإضافة إلى طور شرقي قوي من التذبذب شبه السنوي، وكلها تحدث في وقت واحد. ^{[ 23 ]} أفاد مكتب الأرصاد الجوية أن المملكة المتحدة، على سبيل المثال، شهدت أبرد شتاء لها منذ 30 عامًا. وقد تزامن ذلك مع طور سلبي استثنائي لتذبذب شمال الأطلسي. ^{[ 24 ]} أكد تحليل نُشر في منتصف عام 2010 أن ظاهرة النينيو المتزامنة والحدث النادر لتذبذب شمال الأطلسي السلبي للغاية كانا من العوامل المؤثرة. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

مع ذلك، خلال شتاء 2010-2011 في شمال وغرب أوروبا ، ظهر منخفض أيسلندا ، الذي يتمركز عادةً غرب أيسلندا وشرق غرينلاند، بشكل منتظم شرق أيسلندا، مما سمح بدخول هواء بارد استثنائي إلى أوروبا من القطب الشمالي. في البداية، تمركزت منطقة ضغط جوي مرتفع قوية فوق غرينلاند ، مما أدى إلى عكس نمط الرياح المعتاد في شمال غرب المحيط الأطلسي، وخلق نمطًا مانعًا يدفع الهواء الدافئ إلى شمال شرق كندا والهواء البارد إلى غرب أوروبا، كما كان الحال خلال الشتاء السابق. حدث هذا خلال موسم ظاهرة لا نينا، وكانت ظاهرة لا نينا في شرق المحيط الهادئ، والتي غالبًا ما ترتبط بتذبذب شمال الأطلسي السلبي، مما يعزز الظروف الباردة والرطبة في جنوب أوروبا وشرق الولايات المتحدة، وترتبط بشذوذ ثنائي القطب النادر في القطب الشمالي . ^{[ 27 ]}

في الجزء الشمالي الغربي من المحيط الأطلسي، كان كلا الشتاءين معتدلين، وخاصة شتاء 2009-2010 الذي كان الأكثر دفئًا في كندا. وكان شتاء 2010-2011 أعلى من المعدل الطبيعي بشكل ملحوظ في المناطق القطبية الشمالية من ذلك البلد. ^{[ 28 ]}

تزداد احتمالية حدوث شتاء بارد مصحوب بتساقط ثلوج كثيفة في أوروبا الوسطى عندما يقل الغطاء الجليدي البحري في القطب الشمالي خلال فصل الصيف. وقد كشف علماء من وحدة بوتسدام البحثية التابعة لمعهد ألفريد فيجنر للأبحاث القطبية والبحرية في جمعية هيلمهولتز عن آلية تُغير من خلالها انحسار الغطاء الجليدي البحري في فصل الصيف مناطق الضغط الجوي في الغلاف الجوي القطبي، مما يؤثر على طقس الشتاء الأوروبي.

في حال حدوث ذوبان واسع النطاق للجليد البحري في القطب الشمالي خلال فصل الصيف، كما لوحظ في السنوات الأخيرة، يتفاقم تأثيران مهمان. أولًا، يؤدي انحسار سطح الجليد الفاتح إلى كشف المحيط الداكن، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارته بشكل أكبر في الصيف بفعل الإشعاع الشمسي ( آلية التغذية الراجعة بين الجليد والبياض ). ثانيًا، لا يعود الغطاء الجليدي المتناقص قادرًا على منع الحرارة المخزنة في المحيط من الانطلاق إلى الغلاف الجوي ( تأثير الغطاء الجليدي ). ونتيجةً لانخفاض الغطاء الجليدي البحري، ترتفع درجة حرارة الهواء بشكل أكبر من المعتاد، لا سيما في فصلي الخريف والشتاء، لأن المحيط يكون خلال هذه الفترة أكثر دفئًا من الغلاف الجوي.

يؤدي ارتفاع درجة حرارة الهواء بالقرب من سطح الأرض إلى حركات صاعدة، مما يجعل الغلاف الجوي أقل استقرارًا. ومن بين هذه الأنماط فرق ضغط الهواء بين القطب الشمالي وخطوط العرض المتوسطة: التذبذب القطبي الشمالي مع مناطق الضغط المرتفع فوق جزر الأزور ومناطق الضغط المنخفض في أيسلندا، والمعروفة من تقارير الأرصاد الجوية. إذا كان هذا الفرق كبيرًا، فستنشأ رياح غربية قوية تحمل في الشتاء كتلًا هوائية دافئة ورطبة من المحيط الأطلسي إلى أوروبا. أما في المرحلة السلبية، عندما تكون فروق الضغط منخفضة، فيمكن للهواء القطبي البارد أن يتغلغل بسهولة جنوبًا عبر أوروبا دون أن تعيقه الرياح الغربية المعتادة. تُظهر حسابات النماذج أن فرق ضغط الهواء مع انخفاض الغطاء الجليدي البحري في صيف القطب الشمالي يضعف في الشتاء التالي، مما يسمح للهواء البارد القطبي بالتوغل جنوبًا إلى خطوط العرض المتوسطة. ^{[ 29 ]}

على الرغم من تسجيل أحد أقوى أحداث ظاهرة النينيو في المحيط الهادئ، فقد سادت حالة إيجابية في تذبذب شمال الأطلسي فوق أوروبا خلال شتاء 2015-2016، نتيجةً لظاهرة النينيو الكلاسيكية أو ظاهرة النينيو في شرق المحيط الهادئ، والتي لها تأثير معاكس على تذبذب شمال الأطلسي وتذبذب القطب الشمالي، وتميل إلى تفضيل تذبذب شمال الأطلسي الإيجابي، مما يؤدي إلى رياح غربية أقوى وظروف مناخية أكثر اعتدالًا. فعلى سبيل المثال، سجلت مقاطعة كمبريا في إنجلترا أحد أكثر الشهور مطرًا على الإطلاق. ^{[ 30 ]} كما سجلت جزر مالطا في البحر الأبيض المتوسط ​​أحد أكثر الأعوام جفافًا على الإطلاق حتى بداية شهر مارس، حيث بلغ المتوسط ​​الوطني 235  ملم فقط، وسجلت بعض المناطق أقل من 200  ملم. ^{[ 31 ]}

• الملاحظات والتوقعات الحالية لتذبذب شمال الأطلسي
• ورقة معلومات وحدة أبحاث المناخ في المملكة المتحدة حول تذبذب شمال الأطلسي (NAO)، مؤرشفة بتاريخ 19 مارس 2008 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
• ورقة بحثية عامة حول تذبذب شمال الأطلسي (NAO) من المركز الوطني الأمريكي لأبحاث الغلاف الجوي، هوريل وآخرون، حوالي عام 2002، 35 صفحة
• تذبذب شمال الأطلسي ( مؤرشف بتاريخ 19 أكتوبر 2007 في أرشيف الإنترنت) بقلم مارتن فيسبك
• مؤشر تذبذب شمال الأطلسي (NAO) 1850-2013، بقلم جيان بينغ لي
• مؤشر التذبذب الأطلسي الشمالي اليومي (NAO) 1948-2013، بقلم جيان بينغ لي
• لمحة عامة عن مؤشرات المناخ