U ovom radu je istraživana veza između temperature vazduha i Severno-atlantske oscilacije (NAO) u svetu, u periodu od 1979. do 2006. godine. Ispitivana je veza između satelitskih podataka temperature vazduha (UAHMSU) i NAO-indeksa na prostoru Srbije (17.5-22.5°E i 42.5-47.5°N ), u Evropi (10-45°E i 35-70°N) i svetu po pojasevima od po 10° geografske širine. Uočen je statistički nesignifikantan koeficijent korelacije za prostor Srbije. Analiza elementarne periodičnosti je pokazala da u posmatranom periodu prosečna dužina osnovne periode za MSU od približno 2.8±0.5 godina, odgovara periodičnosti varijanse NAO, koju je dao Landschieidt (2001). Ipak, u isticanju mogućih uzroka savremenih kolebanja klime trebalo bi istovremeno analizirati više parametara cirkulacije atmosfere.

Uvod

Posle El Ninjo Južne Oscilacije (ENSO), među dominantnim modifikatorima globalne klime svakako je i Severno-atlantska oscilacija (North Atlantic Oscillation-NAO). Pojam Severno-atlantske oscilacije je prvi uveo Sir Gilbert Walker 1920. godine (Walker, 1924). Tradicionalno je defininisan kao razlika u pritisku u nivou mora, između suptropskih oblasti visokog pritiska iznad Azorskih ostrva i subpolarnih oblasti niskog pritiska iznad Islanda i uglavnom ima uticaja na zimske vremenske uslove u Evropi i delovima Severne Amerike. Ova razlika u pritisku je normalno klimatsko stanje, koje biva intenzivnije tokom zimskih meseci. U zavisnosti od intenziteta razlike u pritisku, NAO može biti pozitivan ili negativan (NAO-indeks). Tokom pozitivnih faza NAO-indeksa zime u severnoj Evropi bivaju toplije i vlažnije, dok južna Evropa prima nešto manju količinu padavina od uobičajene. Sa druge strane, negativna faza NAO-indeksa je u vezi sa hladnijim zimama duž severne Evrope i većom količinom padavina u južnoj Evropi. Najčešće se koriste dva tipa NAO-indeksa: onaj koji je dao Rogers (1984), a
predstavlja razliku u pritisku između Islanda (Akureyri) i Azorskih ostrva (Ponta Delgada) i drugi, koji je uveo Hurrell (1995), a odnosi se na razliku u pritisku između Islanda (Stykkisholmur) i Portugala (Lisbon). Poslednjih godina Portis et al. (2001) su uveli tzv. “mobilni“ NAO-indeks (NAO m), koji se menja u prostoru u zavisnosti od doba godine. On pokazuje veće vrednosti korelacije sa intenzitetom zapadnih vetrova iznad umerenih širina severnog Atlantika nego tradicionalni NAO-indeksi.

Još uvek ne postoji jedinstveno naučno mišljenje o mehanizmu nastanka NAO. Ono što je izvesno, to je da se ne radi samo o atmosferskoj pojavi. Pre bi se moglo reći da je rezultat interakcije okean-atmosfera. Moguća objašnjenja nastanka kreću se od prirodnih uzroka do antropogenih uticaja (porast koncentracije CO2).

Uticaji Severno-atlantske oscilacije uočavaju se na različitim vremenskim nivoima, kako nedeljnim i mesečnim, tako i dekadnim. Nedeljne i mesečne promene NAO u pojedinim slučajevima mogu biti izazvane polarnom stratosferskom cirkulacijom (Baldwin, Dunkerton, 2001). Godišnje i dekadne promene NAO mogu biti određene anomalijama površinske temperature okeana i mogu imati značajan uticaj na temperaturu vazduha i padavine u Evropi (Hurrell, 1995). Utvrđeno je i da NAO, tokom svoje negativne faze, utiče na povećanje intenziteta snežnih padavina u severoistočnim delovima Sjedinjenih Američkih
država (Hartley, Keables 1998).

Hurrell i Van Loon (1997) su takođe utvrdili da NAO u svojim ekstremnim fazama, nakon 1980. godine, utiče na prizemno zagrevanje iznad Evrope tokom zimskih meseci, kao i snižavanje temperature iznad severozapadnog Atlantika. Uticaj na padavine ogleda se u suvim zimskim uslovima iznad južne Evrope i Mediterana, i vlažnijim nego obično iznad severne Evrope i Skandinavije. Autori su uočili da NAO može da utiče i na putanje oluja, pomerajući ih prema severu i istakli da je signal ove oscilacije neophodno istraživati u višim slojevima troposfere, kako bi se prepoznao regionalni obrazac promena izazvanih uticajem
NAO.

Ducic et al. (2007) su ispitivali moguću vezu ENSO i NAO sa padavinama u Srbiji, za period od 1951. do 2000. godine. Podaci za padavine prikupljeni su sa 20 meteoroloških stanica u Srbiji, relativno homogeno raspoređenih. Istraživanje trenda dekadnih vrednosti padavina pokazalo je statističku značajnost na samo dve meteorološke stanice u Srbiji (10%). Primenom klaster-analize sve stanice su svrstane u tri klastera, a zatim je za svaki od njih računat koeficijent korelacije sa ENSO-m i NAO-m. Za pojedine stanice dobijena je statistički značajna vrednost korelacije, kao i za Srbiju u celini. Visoka vrednost R mogla bi se objasniti
mogućim indirektnim mehanizmom uticaja ENSO na NAO-indeks (Harrison and Larkin, 1998).

Na osnovu rezultata koje su dali Pohlmann i Latif (2005), pretpostavljeno je da je uticaj Atlantika na padavine u Srbiji izraženiji tokom leta, dok su padavine u zimskim mesecima pod uticajem i Atlantika i Indo-Pacifika. S obzirom na to, uticaji NAO se mogu primetiti na stanicama sa kontinentalnim pluviometrijskim režimom, dok se uticaj ENSO može primetiti na stanicama sa mediteranskim, odnosno prelaznim mediteranskim režimom, što je delom i pokazano tokom istraživanja (Ducic et al. 2007).

Polazeći od navedenih radova, pokušali smo da ispitamo moguću vezu između Severno-atlantske oscilacije i promena temperature vazduha u svetu i kod nas.

Baza podataka i metodologija istraživanja

Temperatura vazduha analizirana je korišćenjem satelitskih osmatranja (UAHMSU) u periodu od 1979. do 2006. godine, za prostor između 17.5-22.5°E i 42.5-47.5°N u kojem se nalazi Srbija, za Evropu između -10-45°E i 35-70°N, kao i za svet po pojasevima od po 10° geografske širine. Satelitski podaci NASA su obrađeni na Univerzitetu Alabama u Hantsvilu, i dostupni su na Internetu. Oni se, za razliku od prizemnih na GHCN, odnose na sloj troposfere u prvih 8 km visine. Prostorno pokrivaju gotovo celu planetu i dostupni su kao “gridovi“ (segmenti) od po 2.5° geografske širine i geografske dužine. Vremenski su ograničeni početkom satelitskih osmatranja 1979. godine (Christy et al., 2000).

U radu su korišćene prosečne godišnje vrednosti odstupanja temperature vazduha u odnosu na referentni period od 1979. do 1998. godine. Za analizu Severno-atlantske oscilacije u radu smo koristili NAO-indeks, definisan kao normalna razlika u pritisku između Islanda i Azorskih ostrva (tabela 1).

Metodološki posmatrano, u istraživanju je, pored opštih naučnih metoda, korišćen uobičajen matematičko-statistički aparat (koeficijent korelacije, analiza linearnog trenda i dr.).

TABELA 1 - MSU za Srbiju (17.5-22.5°E i 42.5-47.5°N) i NAO-indeks

Rezultati istraživanja i diskusija

Najpre je izvršena analiza koeficijenta korelacije između promena temperature vazduha i NAO-indeksa za planetu, po pojasevima od po 10° geografske širine (tabela 2).
Rezultati analize pokazali su najviše, statistički značajne vrednosti za severnu hemisferu, što je i očekivano s obzirom na prirodu analizirane pojave. Najviše korelacije pokazale su subpolarne (99%) i polarne oblasti (95%), kao i suptropske širine severne hemisfere (95%).

Analizirajući tok vrednosti korelacija po pojasevima (grafikon 1), uočava se da one, počev od severnih polarnih širina, signifikantno opadaju iznad subpolarnih oblasti, a zatim naglo rastu iznad umerenih širina (40-50°N), dajući jedinu pozitivnu korelaciju u odnosu na sve ostale vrednosti, koje su negativnog znaka. Nakon toga, korelacije fluktuiraju prema polarnim oblastima južne hemisfere, sa znatno manjim amplitudama u odnosu na prethodnu. Položaj Srbije je upravo u onom segmentu koji je dao jedinu pozitivnu, statistički nesignifikantnu, korelaciju između promena satelitskih temperatura vazduha i NAO-indeksa.

TABELA 2 - Rezultati koeficijenata korelacije između temperature vazduha i NAO-indeksa po pojasevimaGRAFIKON 1 - Koeficijenti korelacije temperature vazduha i NAO-indeksa po pojasevima od po 10° geografske širine

Kako bismo detaljnije istražili eventualnu vezu između proučavanih parametara, uzeli smo u obzir gridove krupnije razmere, od po 2.5° geografske širine i geografske dužine za prostor Evrope (-10-45°E, 35-70°N). Za svaki segment računat je koeficijent korelacije između promena temperature vazduha i NAO-indeksa (tabela 3).

Generalno posmatrajući razmeštaj vrednosti koeficijenata korelacije u Evropi, uočava se da one, počev od severa prema jugu posmatranog prostora, rastu od negativnih signifikantnih do pozitivnih, ali nesignifikantnih korelacija iznad umerenih širina, u kojima se ponovo menja znak veze, te su dalje prema suptropskim oblastima veze korelacije negativne i opadaju.

TABELA 3 - Vrednosti Pirsonovog koeficijenta korelacije između temperature vazduha za Evropu (35-70°N i -10-45°Е) i NAO-indeksa u periodu od 1979. do 2006. godineGRAFIKON 2 - Vrednosti koeficijenata korelacije između temperature vazduha i NAO u Evropi po geografskoj širini za pojas 20-22.5°Е

Teritorija Srbije nalazi se u segmentu (42.5-47.5°N) koji je dao relativno niske, negativne korelacije temperature sa NAO. Severno od naše zemlje, na teritoriji severne Mađarske (47.5-50°N), dolazi do promene znaka veze. To se može uočiti i na grafikonu 2, na kojem su predstavljene vrednosti korelacija po geografskim širinama za pojas od 20°E do 22.5°E.

GRAFIKON 3 - Uticaj NAO-indeksa na promene temperature vazduha u Srbiji

Proračun koeficijenta korelacije između promena temperature vazduha za grid u kojem se nalazi Srbija i NAO-indeksa dao je nisku vrednost od -0.00421. Međutim, analiza elementarne periodičnosti (grafikon 3) je pokazala da u posmatranom periodu prosečna dužina osnovne periode za MSU od približno 2.8±0.5 godina, odgovara periodičnosti varijanse NAO, koju je dao Landschieidt (2001). Za NAO, kao i za ENSO, takođe je utvrđena veza sa padavinama u Srbiji na dekadnom nivou, u periodu od 1951. do 2000. godine (Ducic et al., 2007).

GRAFIKON 4 - Periodogram NAO (Landschieidt, 2001)

Na osnovu rezultata koje su dali Harrison i Larkin (1998), ENSO-signal se uočava u pojedinim delovima Evrope, iako je u pitanju velika udaljenost između Evrope i Pacifika. Oni su mišljenja da ENSO indirektno utiče na NAO, kroz temperaturu okeana i opštu cirkulaciju atmosfere.

Zaključak

Cilj istraživanja bio je ispitivanje veze između promene temperature vazduha u Srbiji u sklopu globalnih promena klime, na osnovu satelitskih osmatranja (UAHMSU) i Severno-atlantske oscilacije (NAO). Za analizu promena temperature vazduha korišćeni su podaci satelitskih osmatranja (UAHMSU) za period od 1979. do 2006, kako za svet i Evropu, tako i za prostor Srbije.

Proračun koeficijenta korelacije između promena temperature vazduha za Srbiju i NAO-indeksa dao je nisku vrednost od -0.00421.

Međutim, analiza elementarne periodičnosti je pokazala da u posmatranom periodu prosečna dužina osnovne periode za MSU od približno 2.8±0.5 godina, odgovara periodičnosti varijanse NAO, koju je dao Landschieidt (2001).

Tokom istraživanja uočene su statistički značajne vrednosti koeficijenata korelacije između NAO-indeksa i vulkanskog aerosola (-0.48), kao i NAO-indeksa i AA-indeksa (0.47). Na slične rezultate naišli smo i u literaturi.

Već konstatovane slabe veze između parametara Sunčeve aktivnosti i temperature vazduha u ranijim istraživanjima bi mogle biti posledica indirektnog uticaja Sunčeve aktivnosti na temperaturu vazduha preko opšte cirkulacije atmosfere.

Ipak, relativno kratak niz satelitskih podataka bio je ograničavajući faktor u isticanju konačnih uzroka savremenih klimatskih kolebanja.

Autori rada: Jelena Luković, Predrag Manojlović i Sanja Mustafić

Originalni naučni rad se može pogledati na LINKU-1 ili LINKU-2.

Podeli
Jedan od osnivača i urednika portala MeteoPlaneta. Rođen je 1971. godine u Beogradu. Meteorologijom se intenzivno bavi od 1989. godine. Njegova omiljena oblast izučavanja u okviru meteorologije je KLIMATOLOGIJA, odnosno prikupljanje, obrada i analiza meteoroloških podataka. Uradio je veliki broj klimatskih analiza i stručnih radova iz oblasti klimatologije. Jedan od najznačajnijih prioriteta u njegovoj aktivnosti je očuvanje srpske meteorološke arhive, unos meteoroloških podataka sa celokupne teritorije Srbije, odnosno digitalizacija rezultata srpskih meteoroloških merenja i osmatranja. Njegovom ličnom inicijativom i angažmanom je urađena digitalizacija starih beogradskih merenja Vladimira Jakšića sa Senjaka (period 1848-1899).