Continentalità e oceanità nelle medie e alte latitudini dell’emisfero settentrionale e loro legami con la circolazione atmosferica
Abstract
La continentalità climatica o oceanità è una delle caratteristiche principali delle condizioni climatiche locali, che varia con il cambiamento climatico globale e regionale. Questo documento analizza gli indici di continentalità e oceanità, così come le loro variazioni nelle medie e alte latitudini dell’emisfero settentrionale nel periodo 1950-2015. La climatologia e i cambiamenti nella continentalità e nell’oceanità sono esaminati utilizzando l’indice di continentalità di Conrad (CCI) e l’indice di oceanità di Kerner (KOI). È stato anche valutato l’impatto dei modelli di teleconnessione dell’emisfero settentrionale sulle condizioni di continentalità/oceanità. Secondo CCI, la continentalità è più significativa nella Siberia nord-orientale e più bassa lungo la costa pacifica del Nord America, così come nelle zone costiere nella parte settentrionale dell’Oceano Atlantico. Tuttavia, secondo KOI, le aree di alta continentalità non corrispondono precisamente a quelle di bassa oceanità, apparendo a sud e ad ovest di quelle identificate da CCI. I modelli spaziali dei cambiamenti nella continentalità sembrano quindi essere diversi. Secondo CCI, un aumento statisticamente significativo della continentalità è stato trovato solo nel nord-est della Siberia. Al contrario, nella parte occidentale del Nord America e nella maggior parte dell’Asia, la continentalità si è indebolita. Secondo KOI, il clima è diventato sempre più continentale nel Nord Europa e nella maggior parte del Nord America e dell’Asia orientale. L’oceania è aumentata nell’arcipelago artico canadese e in alcune parti della regione mediterranea. I cambiamenti nella continentalità erano principalmente legati all’aumento della temperatura del mese più freddo come conseguenza dei cambiamenti nella circolazione atmosferica: la fase positiva dei modelli di oscillazione nord atlantica (NAO) e East Atlantic (EA) ha dominato in inverno negli ultimi decenni. Le tendenze in oceanity possono essere collegate con l’estensione decrescente del ghiaccio marino stagionale e un aumento associato della temperatura superficiale del mare.
1. Introduzione
Continentalità e oceanità sono parametri importanti che descrivono le condizioni climatiche locali. Essi dimostrano la misura in cui il clima locale è influenzato dalle interazioni mare-massa terrestre. Come la maggior parte degli altri indicatori climatici, questi parametri sono dinamici e sono correlati sia ai cambiamenti climatici globali che ai cambiamenti nella circolazione atmosferica.
La continentalità è principalmente influenzata da una serie di variabili climatiche, come la latitudine, la distanza dal mare e la circolazione atmosferica. Nella maggior parte dei casi, i calcoli dell’indice di continentalità si basano sull’intervallo di temperatura dell’aria annuale e sulla latitudine. Un intervallo di temperatura dell’aria annuale più ampio è associato a maggiori contrasti termici e maggiore continentalità.
In condizioni climatiche mutevoli, la continentalità potrebbe essere influenzata in modi diversi . A causa del cambiamento climatico globale, la temperatura dell’aria tende ad aumentare nella maggior parte del mondo. Negli ultimi decenni, il riscaldamento più veloce è stato osservato nelle medie latitudini dell’emisfero settentrionale . Pertanto, l’analisi dei cambiamenti nei diversi indici climatici, compresi i cambiamenti di continentalità nelle medie e alte latitudini dell’emisfero settentrionale, è di notevole importanza. Nelle aree in cui le temperature dell’aria invernale hanno un trend positivo più sostanziale rispetto alle loro controparti estive, i valori corrispondenti dell’indice di continentalità diminuiscono e viceversa. Un aumento dell’ampiezza del ciclo annuale nelle medie latitudini dell’emisfero settentrionale è stato identificato negli ultimi due decenni: cioè, le temperature dell’aria invernale sono leggermente aumentate, mentre i cambiamenti in estate sono stati più significativi .
Tuttavia, i cambiamenti nell’intervallo di temperatura annuale dell’aria variano considerevolmente nelle diverse regioni e, pertanto, anche le tendenze nella continentalità climatica differiscono. Le indagini regionali sulla continentalità climatica iniziarono nella prima metà del XX secolo. Gorczynski, Brunt, Raunio e altri hanno descritto la continentalità climatica di diverse località sulla base dell’intervallo di temperatura annuale dell’aria. Hirschi et al. ha analizzato il cambiamento di continentalità globale utilizzando i dati di rianalisi NCEP/NCAR nel periodo 1948-2005. Un significativo declino della continentalità è stato notato nell’Artico e nell’Antartico a causa di un grande aumento della temperatura del mese più freddo. Tuttavia, anche l’indice di continentalità nell’Europa sudorientale è aumentato .
Negli ultimi anni, le caratteristiche regionali della continentalità e dell’oceanità sono state analizzate in Grecia , Turchia e Pakistan . È stato determinato che la continentalità climatica si è intensificata nella penisola iberica . Aumenti trascurabili della continentalità sono stati osservati anche in Slovacchia e non sono stati rilevati cambiamenti significativi nella Repubblica Ceca , mentre un aumento statisticamente significativo della continentalità è stato identificato in Medio Oriente e Nord Africa . Inoltre gli autori di sostengono che i modelli di circolazione regionale (ad esempio, oltre il Mediterraneo) non svolgono un ruolo critico nel determinare le tendenze identificate nella continentalità. Piuttosto, si riferiscono a cambiamenti nella circolazione atmosferica su larga scala sul Nord Atlantico .
Spostando poleward nell’emisfero settentrionale, le masse terrestri diventano più grandi, quindi la continentalità tende ad essere meno pronunciata nei periodi con una maggiore circolazione zonale. Al contrario, diventa più degno di nota con una maggiore circolazione meridionale e la maggiore influenza delle masse d’aria artiche continentali .
I cambiamenti nella continentalità influenzano sia i sistemi naturali (come le zone di vegetazione) che quelli antropici (ad esempio, le risorse idriche e l’agricoltura), quindi le indagini sui cambiamenti nella continentalità sono di grande importanza . Inoltre, relativamente pochi studi hanno analizzato la continentalità e i suoi cambiamenti su scala globale . Inoltre, manca una ricerca che analizzi l’effetto della circolazione atmosferica sui valori dell’indice di continentalità.
Pertanto, lo scopo di questa ricerca è quello di valutare la distribuzione spaziale dell’indice di Continentalità di Conrad (CCI) e dell’indice di Oceanità di Kerner (KOI) nelle medie e alte latitudini delle aree terrestri dell’emisfero settentrionale, nonché di valutare i cambiamenti in questi indici dalla metà del XX secolo e le loro connessioni alla circolazione atmosferica.
2. Metodi
In questa ricerca, la continentalità è stata valutata utilizzando la CCI proposta da Conrad :dove (°C) è la temperatura media dei mesi più caldi dell’anno, (°C) è la temperatura media dei mesi più freddi dell’anno, ed è la latitudine.
Una vasta gamma annuale di temperature dell’aria si traduce in valori di indice più grandi e di conseguenza indica un clima più continentale. Le più piccole differenze possono essere osservate nelle condizioni climatiche più oceaniche. I territori in cui i valori dell’indice vanno da -20 a 20 possono essere descritti come iperoceanici, da 20 a 50 come oceanici, da 50 a 60 come subcontinentali, da 60 a 80 come continentali e da 80 a 120 come ipercontinentali .
Nel 1905, Kerner propose un oceanity index . Questo indice rappresenta il rapporto tra la differenza media mensile di temperatura dell’aria tra ottobre e aprile e la differenza tra le temperature medie mensili dei mesi più caldi e più freddi. Valori piccoli o negativi indicano un’elevata continentalità, mentre valori di indice elevati indicano condizioni climatiche marine . L’indice di oceanity (KOI) secondo Kerner è stato valutato come segue:dove e (°C) sono la temperatura media mensile in ottobre e aprile, rispettivamente, e e (°C) sono gli stessi dell’equazione (1). Questo indice si basa sul presupposto che a causa della maggiore inerzia dell’acqua termale nei climi marini, le sorgenti sono più fredde degli autunni, mentre nei climi continentali, le sorgenti tendono a dimostrare temperature più alte o simili a quelle autunnali. L’oceanità del clima aumenta con i valori dell’indice. Valori piccoli o negativi dimostrano le condizioni climatiche continentali, mentre valori grandi indicano un clima marino . Per visualizzare la distribuzione spaziale delle KOI, in questa ricerca sono state utilizzate le seguenti classi di indice: minore o uguale a -10 = ipercontinentale; da -9 a 0 = continentale; da 1 a 10 = subcontinentale; da 11 a 20 = oceanico; e da 21 a 50 = iperoceanico.
La CCI e soprattutto la KOI sono praticabili solo in regioni con distinte variazioni stagionali della temperatura dell’aria. Abbiamo scelto di analizzare la continentalità e l’oceanità al di sopra di una latitudine di 30° nell’emisfero settentrionale, dove la stagionalità della temperatura è elevata.
I valori medi mensili della temperatura dell’aria per il periodo 1950-2015 sopra la terra sono stati derivati dal database CRU TS4.00 . La dimensione della cella della griglia era 0,5 × 0,5°. CRU TS è un set di dati globale ad alta risoluzione, che copre tutte le masse terrestri tra 60°S e 80°N. La priorità del set di dati CRU TS è la sua completezza, non avendo dati mancanti sulla terra. Particolare attenzione è rivolta al controllo della qualità dei dati . Tuttavia, il set di dati non è strettamente omogeneo e incertezze maggiori possono essere trovate su regioni con una rete sparsa di stazioni meteorologiche, in particolare deserti e montagne . Tuttavia, nonostante alcune limitazioni, il database CRU TS è ampiamente utilizzato per le indagini climatiche .
Le tendenze a lungo termine dell’indice di continentalità/oceanità nel periodo 1950-2015 sono state calcolate utilizzando il test di pendenza di Sen. La significatività statistica dei valori di tendenza è stata valutata utilizzando il test di Mann-Kendall. Le variazioni con valori inferiori a 0,05 sono state considerate statisticamente significative. 1981-2010 continentalità/oceanity index normali sono stati anche determinati.
Abbiamo anche analizzato l’impatto della circolazione atmosferica sugli indicatori di temperatura stagionali e quindi sulla variabilità della continentalità e dell’oceanità del clima. I modelli di teleconnessione dell’emisfero settentrionale (NHTPs) derivati dal campo di altezza 500 hPa sono i principali modi di variabilità della circolazione atmosferica a bassa frequenza nell’emisfero settentrionale. I dati sono disponibili sul sito web del NOAA Center for Weather and Climate Prediction. Abbiamo selezionato otto dei 10 NHTPS disponibili perché da soli possono spiegare due terzi della variabilità della circolazione atmosferica a bassa frequenza all’interno degli extratropici NH, e sono attivi tutto l’anno e hanno la stessa procedura di recupero (Tabella 1).
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Un gruppo di NHTPs (NAO e EA) è prominente nel Nord Atlantico e in Europa. Altri-SCA, POL e EA / WR-si estendono sulle medie e alte latitudini dell’Eurasia, e PNA, EP/NP e WP rappresentano il Nord Pacifico e il Nord America.
Le correlazioni tra i valori medi NHTP gennaio–marzo e i valori NHTP luglio–settembre e i valori NHTP marzo–maggio e i valori NHTP settembre–novembre sono stati analizzati per determinare l’effetto della circolazione atmosferica sulla variazione delle temperature dell’aria superficiale, nonché su CCI e KOI. La media di tre mesi degli indici NHTP nelle correlazioni è stata utilizzata per evitare disallineamenti e con il particolare mese invernale più freddo/estivo più caldo. La stessa procedura è stata successivamente applicata e al fine di unificare la valutazione dell’impatto della circolazione atmosferica sia su CCI che su KOI.
Gli indici NHTP sono disponibili su una scala temporale mensile. Tuttavia, ogni valore dell’indice rappresenta il periodo di tre mesi centrato su un determinato mese a causa della sua procedura di calcolo.
3. Risultati e discussione
3.1. Norma climatica e determinante
Nel periodo normale standard climatologico (1981-2010), il clima ipercontinentale (valori CCI >80) era nel nord-est della Siberia, mentre il clima iperoceanico (valori CCI < 20) è stato identificato lungo la costa pacifica del Nord America e nelle aree costiere nelle parti settentrionali dell’Oceano Atlantico (Figura 1). La temperatura dell’aria superficiale del mese più freddo ha rappresentato il determinante più importante dei valori CCI in quasi tutta l’area di studio (Figura 2). Ciò può essere spiegato dal fatto che, in una parte sostanziale del territorio analizzato, le fluttuazioni della temperatura invernale erano maggiori delle loro controparti estive. Nel frattempo, la temperatura del mese più caldo è stato il fattore principale per CCI solo nella parte occidentale del bacino del Mediterraneo.
L’alta continentalità (CCI) all’interno del Nord America centro-settentrionale e dell’Eurasia nord-orientale (Siberia orientale) è stata principalmente influenzata da temperature dell’aria molto basse nel mese più freddo dell’anno. L’Alta Siberiana (SH) e l’Alta Nordamericana (NAH) favoriscono temperature superficiali estremamente negative durante l’inverno nella maggior parte dell’Asia settentrionale e nelle parti più settentrionali del Nord America. Si tratta di sistemi stagionali ad alta pressione composti da aria fredda e secca; tuttavia, SH è molto più persistente di NAH e, a causa della topografia locale (valli montane), avvia le più grandi inversioni di temperatura sulla parte nord-orientale della Siberia . Le temperature del mese più freddo relativamente alte nella maggior parte dell’Europa, negli Stati Uniti sudorientali e nella costa pacifica del Nord America sembrano essere responsabili dei bassi valori di CCI.
L’oceania più forte (large KOI) è stata osservata nelle aree costiere dell’Oceano Artico, dell’Atlantico settentrionale, del Mediterraneo e dell’Estremo Oriente (Figura 1). Il KOI più basso è stato trovato nella parte interna dell’Eurasia (in particolare l’Asia centrale e l’altopiano tibetano), nelle praterie canadesi e nello Yukon. Tale variazione spaziale delle KOI può in parte essere spiegata dalle differenze di temperatura superficiale del mare (SST) in ottobre e aprile: ottobre SST era sempre superiore ad aprile SST nell’Artico, Nord Atlantico, Mediterraneo e così via; inoltre, molte aree costiere ad alte latitudini in aprile sono coperte da ghiaccio marino, ma in ottobre sono prive di ghiaccio.
La relazione tra KOI e la temperatura media dei mesi più caldi () e più freddi () è debole (R2 < 0,15). Sia le temperature di aprile che quelle di ottobre hanno un effetto maggiore sulle variazioni delle KOI (Figura 3). Le fluttuazioni della temperatura dell’aria in aprile svolgono un ruolo di primo piano (specialmente nelle parti centrali dei continenti), mentre le temperature di ottobre sono più importanti nelle zone costiere. La temperatura della superficie terrestre in aprile è solitamente superiore a quella di ottobre alla stessa latitudine nelle zone interne, purché non vi sia copertura nevosa.
Le aree di KOI bassa non corrispondono esattamente a quelle di CCI alta; infatti, le aree di KOI bassa sono situate a sud e ad ovest delle loro controparti di CCI alta (Figura 1). L’attività ciclonica e la velocità media del vento sull’Artico, sull’Atlantico settentrionale e sul Pacifico settentrionale sono più elevate in ottobre che in aprile e rappresentano uno dei principali motori del flusso di calore alle alte latitudini, contribuendo così all’alta KOI nelle aree costiere di queste regioni .
3.2. Tendenze a lungo termine
Le temperature minime e massime annuali mensili dell’aria e le temperature in aprile e ottobre sono aumentate nella maggior parte dell’area di studio nel periodo 1950-2015 (Figura 4). La temperatura mensile minima annuale è aumentata di oltre 0.5°C/10 anni in Russia occidentale, Siberia orientale, e in alcune parti dell’Asia centrale (Figura 4), mentre il più grande aumento di è stato trovato nella parte nord-occidentale del Nord America (più di 1,0°C/10 anni). La temperatura minima mensile annuale è diminuita leggermente solo nella parte nord-orientale della Siberia e nella parte orientale del Nord America.
L’entità della tendenza annuale della temperatura massima mensile () era inferiore a quella di nel 1950-2015. Tendenze superiori a 0.25°C / 10 anni sono stati osservati nella parte nord-orientale della Siberia, in gran parte dell’Asia centrale e dell’Europa e nel nord del Nord America. Un tasso di aumento maggiore rispetto alla riduzione dell’ampiezza della temperatura annuale e della CCI sulla maggior parte del Nord America, dell’Asia e dell’Europa orientale (Figura 5). Nell’Europa sud-occidentale, l’I è aumentato nelle aree in cui è cresciuto più di . Nella parte nord-orientale della Siberia e nella parte orientale degli Stati Uniti, l’aumento di CCI era correlato a una diminuzione di e un aumento di .
(un)
(b)
(a)
(b)
Alcuni modelli di teleconnessione hanno anche dimostrato tendenze chiare: la prevalenza di una certa fase negli ultimi decenni-EA (positivo), EA/WR (negativo) e EP/NP (negativo) a causa delle stesse ragioni di NAO.
Una forte riduzione dell’oceanicità nella maggior parte dell’Europa e della Mongolia oltre ad un aumento nella regione del Mar Caspio-Caucaso e in gran parte del Nord America negli ultimi decenni indica anche la prevalenza di alcune fasi di particolari modelli di circolazione in aprile e ottobre: EA, EA/WR, SCA, POL e PNA. Tuttavia, recenti ricerche hanno sostenuto che le anomalie di riscaldamento sopra l’Atlantico nord-occidentale subtropicale, così come l’attività di pista temporalesca sopra l’Atlantico settentrionale, sono in grado di produrre modelli ondulatori ben organizzati simili a EA/WR con associate anomalie diffuse dagli Stati Uniti continentali all’Asia centrale, con il più forte impatto sul Mar Caspio e sulle regioni dell’Europa occidentale .
Nel 1950-2015, fino ad aprile () e ottobre (), l’aumento delle temperature mensili è stato maggiore nelle aree vicino all’Oceano Artico (> 0,50°C/10 anni) (Figura 4). Nelle latitudini più basse, sia le temperature di aprile che quelle di ottobre sono aumentate, ma il modello spaziale delle tendenze era molto diverso, specialmente in Asia e Nord America. La tendenza della temperatura di aprile è stata più alta nella Siberia orientale e nella parte orientale dell’Asia centrale, mentre le temperature di ottobre sono aumentate in modo più significativo nelle parti settentrionali e nord-orientali della Siberia e in alcune aree dell’Asia centrale. Cambiamenti negativi insignificanti sono stati osservati in gran parte del Nord America in ottobre. Le differenze nelle tendenze dei modelli spaziali hanno portato a cambiamenti statisticamente significativi nelle KOI nella regione del Mar Baltico e in parti della Siberia e della Mongolia (Figura 5). Il clima divenne più oceanico nella parte settentrionale del Canada, nelle parti più esterne dell’Estremo Oriente e dell’Africa e in gran parte della regione mediterranea.
3.3. Circolazione atmosferica
La circolazione atmosferica è un importante fattore di distribuzione spaziale e variazione temporale dei parametri di temperatura selezionati:,,, e . La correlazione tra i modelli di teleconnessione dell’emisfero settentrionale e i parametri di temperatura analizzati consente di identificare le aree in cui la circolazione atmosferica ha un effetto significativo sulla variazione temporale delle differenze di temperatura stagionali e quindi CCI e KOI (Figura 6). I modelli di teleconnessione utilizzati sono identificati utilizzando l’analisi dei componenti principali ruotati e, in teoria, non dovrebbe esserci multicollinearità tra diversi modelli e i loro effetti sugli indicatori di temperatura.
La circolazione atmosferica ha avuto il maggiore effetto sulla variazione delle latitudini tra 40° e 60° (Figura 6). NAO ha avuto una correlazione positiva statisticamente significativa con la maggior parte delle medie e alte latitudini eurasiatiche. Pertanto, l’I tende a diminuire nell’Eurasia settentrionale durante gli inverni con una fase NAO positiva prevalente e viceversa durante una fase NAO negativa (Figura 6). NAO, o la sua controparte emisferica Arctic oscillation (AO), ha un impatto significativo sulla forma e la forza dell’Alta Siberiana (SH) e quindi sulle temperature invernali della superficie terrestre . I modelli PNA e WP hanno un effetto simile nella parte settentrionale del Nord America. Altri NHTPS sembrano avere solo un effetto regionale su : EA in Europa, SCA nella parte occidentale dell’Eurasia, POL in alcune parti della Siberia e EP / NP nell’Artico orientale e in Siberia. Fasi positive di NAO (AO) e in misura EA implicano maggiori gradienti di temperatura equatore-polo durante la stagione invernale, che è collegato con forti venti zonali portando masse d’aria marittime lontano nelle parti interne dei continenti . In estate, NAO sembra anche svolgere un ruolo significativo nel determinare la distribuzione delle anomalie della temperatura superficiale attraverso i continenti dell’emisfero settentrionale, specialmente sull’Eurasia e sull’Atlantico settentrionale .
Le correlazioni tra NHTPS e contribuiscono meno a CCI di quanto non faccia (Figura 2). Inoltre, quasi tutti gli NHTPS selezionati hanno un effetto meramente regionale su . I più importanti sono EA per l’Europa e l’Estremo Oriente, POL per l’Europa e la Siberia meridionale, EA / WR per l’Europa orientale e la regione degli Urali, e EP/NP principalmente per il Nord America e alcune parti dell’Eurasia . Le modalità di circolazione più importanti in inverno e NAO e PNA in estate sembrano avere correlazioni significative solo in aree di superficie terrestre molto discrete e locali nell’emisfero settentrionale (Figura 6).
Per le KOI, secondo le correlazioni tra NHTPs e e , i modelli più importanti sembrano essere SCA, EA/WR, POL ed EA per le regioni eurasiatiche, PNA per le regioni nordamericane, NAO per la Groenlandia e il Canada nordorientale e EP/NP e WP sia per l’Eurasia che per il Nord America (Figura 6). Il fattore più importante che influenza KOI, con riferimento alla sua formula, può essere modelli che hanno un effetto opposto sulla temperatura in ottobre e aprile nelle stesse aree durante le loro diverse fasi. Ciò è particolarmente importante nelle regioni interne dell’Eurasia e del Nord America (regioni KOI basse), nonché nelle zone costiere ad alte e medie latitudini (regioni KOI alte). Tali schemi NHTP sono NAO e SCA per la Siberia e la regione degli Urali, EA/WR per l’Europa orientale, il Caucaso e la Turchia, EA per l’Europa centrale e la Cina orientale, EP/NP per il Nord America orientale e WP per la Siberia nordorientale e le Grandi Pianure (Figura 6).
La somma di otto coefficienti di determinazione che descrivono la relazione tra , , , e e gli indici di teleconnessione è stata utilizzata come misura dell’effetto cumulativo di modelli di teleconnessione dell’emisfero settentrionale selezionati su , , , e e quindi valori CCI e KOI (Figura 7). L’impatto su ha un’estensione latitudinale tra 40 ° N e 60 ° N in Eurasia e tra 50 ° N e 70 ° N in Nord America (Figura 7). Tale effetto spaziale coincide con l’estensione dell’Alto siberiano ad ovest in Eurasia e l’anticiclone artico invernale in Nord America. Queste aree sembrano essere sensibili ai segni di una fase NAO e di una fase POL, EA e PNA. L’effetto cumulativo su è piuttosto discreto e di conseguenza dipende dai modelli NHTP che rappresentano il wavetrain di Rossby: EA, EA / WR, EP/NP, WP e POL. Dato che la CCI è in gran parte subordinata , NAO sembra essere il principale contributore alla sua variazione temporale in Eurasia e NAO e PNA in Nord America. Per le KOI, l’effetto cumulativo degli NHTPs sulla temperatura sembra essere forte nel Canada orientale e nella parte nord-orientale della Siberia ( e ) e un po ‘ più debole nella Siberia occidentale, nella regione degli Urali e nel Kazakistan settentrionale (solo ). Pertanto, i principali contributori all’effetto cumulativo qui sono EP/NP e WP, mentre altri modelli di teleconnessione contribuiscono all’effetto cumulativo solo in una particolare stagione, ad esempio EA/WR in ottobre e SCA in aprile (Figura 7).
I modelli e le oscillazioni della circolazione atmosferica su larga scala influenzano la continentalità (CCI) e l’oceanità (KOI) di molte regioni dell’emisfero settentrionale. La loro asimmetria in fasi durante determinati periodi di tempo può influenzare le tendenze di CCI e KOI. Ad esempio, il NAO ha mostrato la predominanza della sua fase positiva negli ultimi tre decenni del ventesimo secolo, con un picco nei primi anni 1990 . Ciò ha coinciso con il cambiamento di grandezza e lo spostamento di posizione dei centri di azione, specialmente nella stagione fredda dell’anno: alto delle Azzorre, alto siberiano, alto nordamericano, basso islandese e basso delle Aleutine. Ciò è confermato anche dalle tendenze di CCI e KOI (Figura 5).
4. Conclusioni
Questo articolo ha studiato le variazioni della continentalità e dell’oceanità nelle latitudini dell’emisfero settentrionale medio e alto nel periodo 1950-2015. Il Conrad Continentality Index (CCI) e Kerner Oceanity Index (KOI) sono stati impiegati a questo scopo. Sono stati analizzati anche gli impatti della circolazione atmosferica sulla variabilità di questi indici.
Il modello spaziale della continentalità climatica e dell’oceanità dipende dalla distanza dall’oceano, dalla topografia e dalla circolazione atmosferica. La variazione interannuale delle temperature dell’aria superficiale del mese più freddo () è maggiore delle variazioni di temperatura durante i mesi estivi nella maggior parte dell’area di studio. Pertanto, il fattore più importante che determina l’entità dell’ampiezza annuale della temperatura dell’aria e dei valori CCI è . La temperatura del mese più caldo () è il fattore principale per CCI solo nella parte occidentale dell’Europa e del Nord Africa. La variazione temporale delle differenze tra le temperature dell’aria superficiale di aprile () e ottobre () è maggiore della variazione dell’ampiezza annuale della temperatura dell’aria e ha un impatto maggiore sulla dinamica temporale delle KOI. Le KOI nelle parti centrali dei continenti si correlano meglio con le temperature dell’aria in aprile, mentre nelle zone costiere le KOI sono strettamente collegate alle fluttuazioni di temperatura di ottobre.
Dal 1950 in molte regioni dell’emisfero settentrionale, sono state registrate tendenze positive e statisticamente significative di , , , e. La direzione e l’entità della tendenza CCI sono state determinate dal rapporto tra and trends. La continentalità climatica è diminuita nelle aree in cui la differenza tra e valori di tendenza è positiva e viceversa. Ad esempio, la drammatica riduzione della forza dell’Alto siberiano, che è responsabile di condizioni continentali estreme su parti più ampie della Siberia e dell’Asia orientale , è stata osservata dagli 1980, ed è stata principalmente influenzata dalle fasi positive dominanti dei modelli NAO/AO e EA. Nel frattempo, il trend positivo e modelli spaziali portato a cambiamenti significativi in KOI sopra la maggior parte dell’Eurasia e la parte settentrionale del Nord America nel periodo ricercato. Secondo KOI, la continentalità climatica è aumentata nella regione del Mar Baltico e in alcune parti della Siberia orientale, della Mongolia e delle Grandi Pianure, mentre l’aumento statisticamente significativo dell’oceanità è stato riscontrato principalmente nella parte settentrionale del Canada. Secondo CCI, la continentalità è diminuita nelle parti occidentali del Canada e degli Stati Uniti, nonché in alcune parti dell’Asia centrale e orientale. In sintesi, possiamo evidenziare che le tendenze CCI statisticamente significative su aree più ampie mostrano una ridotta continentalità, mentre le tendenze KOI statisticamente significative mostrano una diminuzione dell’oceanità dal 1950 al 2015. Ciò può essere spiegato dal fatto che, durante il periodo di studio, sono stati notati aumenti di temperatura maggiori in inverno e in primavera. Una diminuzione statisticamente significativa dell’I nelle aree circostanti l’Atlantico settentrionale e l’Artico orientale e all’interno degli Stati Uniti sudorientali e un aumento dell’I nella Mongolia interna e nel Mediterraneo sembrano essere la conseguenza del cambiamento di posizione e grandezza dei centri d’azione, sia semipermanenti (ad esempio, NAO) che stagionali (ad esempio, l’Alto siberiano) .
El Kenawy et al. hanno affermato che i cambiamenti nella variabilità spaziale della continentalità sono strettamente accoppiati con i modi di variabilità atlantici, specialmente con il modello atlantico orientale (nel Mediterraneo, Medio Oriente e parte settentrionale dell’Africa). Risultati simili riguardanti l’oscillazione del Nord Atlantico sono stati rilevati anche in un punto precedente nel grande dominio che si estende dal Canada orientale all’Artico centrale attraverso l’Europa . Al contrario, l’elevata variabilità spaziale della continentalità e i cambiamenti nei suoi gradienti in aree specifiche (ad es., Groenlandia) potrebbe essere dovuto non solo ai modelli di circolazione su larga scala, ma anche agli effetti locali .
Non tutte le aree di CCI (KOI) decrescente (crescente) possono tuttavia essere spiegate dalla prevalenza di particolari modelli di teleconnessione. Le latitudini più elevate del Nord America e le parti più nord-orientali della Siberia sono state probabilmente influenzate dal ritiro del ghiaccio marino stagionale (in seguito tempo di congelamento) guidato da un aumento delle temperature superficiali del mare .
È molto probabile che la continentalità si modifichi in futuro e che i suoi cambiamenti possano essere amplificati nei decenni successivi. Pertanto, le proiezioni climatiche sono importanti per valutare i potenziali cambiamenti di continentalità/oceanità e per valutare l’impatto associato sui sistemi naturali e antropogenici.
Disponibilità dei dati
Conflitti di interesse
Gli autori dichiarano che non vi sono conflitti di interesse in merito alla pubblicazione del presente documento.
Riconoscimenti
Questo lavoro è stato sostenuto dall’Istituto di Geoscienze dell’Università di Vilnius.