NAO: Den nordatlantiske oscillasjon

Kompetansemål i Geofag 2 (LK20)

Målet er at du skal kunne gjøre rede for klimasystemet på ulike skalaer i tid og rom og vurdere antropogen klimapåvirkning (Udir, u.å.-b).

Kjerneelementer som dekkes i dette kapittelet:

• Jordsystemer i tid og rom: Kjerneelementet handler om delsystemer som geosfæren, atmosfæren, hydrosfæren, kryosfæren og biosfæren, og om hvordan delsystemene vekselvirker (Udir, u.å.-a). NAO er et samspill mellom trykk i lufta og været under.

• Modeller og modellering: Modeller brukes til å undersøke, forklare og presentere geofaglige prosesser og fenomener (Udir, u.å.-a). Positiv og negativ fase er en slik modell.

Hva er NAO?

Den nordatlantiske oscillasjonen (North Atlantic Oscillation, NAO) er et viktig klima- og værfenomen på den nordlige halvkule. Den påvirker været over Nord-Atlanteren, Europa og deler av Nord-Amerika (NOAA, u.å.-a). NAO beskriver svingninger i styrken på to trykksystemer: det subtropiske høytrykket ved Asorene, Asorhøytrykket, og lavtrykket nær Island, Islandslavtrykket. Svingningene påvirker vind, stormbaner, temperatur og nedbør i regionen (NOAA, u.å.-a).

NAO beskrives som positiv eller negativ, etter hvor stor trykkforskjellen mellom Asorene og Island er (NOAA, u.å.-a). Se figur 1.

Hvorfor endrer trykket seg mellom Asorene og Island?

Asorhøytrykket og Islandslavtrykket er to halvpermanente trykksystemer i Nord-Atlanteren (NOAA, u.å.-a). De er et resultat av den globale sirkulasjonen i atmosfæren og forholdene i regionen. For å forstå dem må du forstå det globale vindsystemet.

Asorhøytrykket

Høytrykket er en del av det subtropiske høytrykksbeltet, som dannes av synkende luft i Hadley-cellen. Lufta som stiger ved ekvator, strømmer mot polene i høyden og synker igjen rundt 30° bredde. Der dannes et belte med høytrykk og ofte tørt, fint vær (NOAA, u.å.-d). Lufta er tørr fordi den mistet mye av fuktigheten som regn da den steg over tropene. Høytrykket finnes hele året, men styrken varierer.

Islandslavtrykket

Lavtrykket ligger ved polarfronten, der kald polarluft møter varmere luft fra sør. Temperaturkontrasten driver sterke vinder og gir mange lavtrykk (sykloner) som passerer. Lavtrykket og NAO er tydeligst om vinteren, når temperaturkontrasten mellom Arktis og subtropene er størst (Store norske leksikon, u.å.; NOAA, u.å.-c).

Hva endrer trykkforskjellen mellom Asorene og Island?

Temperaturforskjellen mellom Arktis og subtropene

Forskjellen i temperatur mellom polområdene og subtropene kalles temperaturgradienten. Jo større forskjellen er, desto sterkere blir vinden i høyden (NOAA, u.å.-c).

• Når temperaturforskjellen øker, blir polarfronten kraftigere, og lavtrykket ved Island blir dypere.
• Når temperaturforskjellen minker, svekkes polarfronten og lavtrykket.

Noen forskere mener at oppvarmingen av Arktis kan svekke jetstrømmen på denne måten, men FNs klimapanel har lav tillit til denne sammenhengen så langt (IPCC, 2021).

Havtemperaturen

• Havtemperaturen i Nord-Atlanteren påvirker hvor mye varme og fuktighet som går over i atmosfæren. Varmt hav kan gi lavtrykkene mer energi.
• Endringer i havstrømmer som Golfstrømmen og Den nordatlantiske strømmen kan endre temperaturen i havet og dermed påvirke trykksystemene.

NAO er likevel i hovedsak drevet av atmosfæren selv. Se «Hvorfor varierer NAO?».

Polarvirvelen

Polarvirvelen er et belte av sterk vestavind i stratosfæren over Arktis, omtrent 16–48 km over bakken. Den dannes hver vinter og holder på et stort område med svært kald luft. Den må ikke forveksles med polarjetstrømmen, som ligger lavere, i troposfæren (NOAA Climate.gov, 2021).

Når virvelen er sterk og stabil, holder den den kalde lufta i Arktis, og polarjetstrømmen ligger lenger nord med en jevn strøm fra vest mot øst. Av og til blir virvelen forstyrret av kraftige bølger i atmosfæren som bryter opp fra troposfæren. Da kan den svekkes, flytte seg eller dele seg, og polarjetstrømmen blir ofte svært bølgete (NOAA Climate.gov, 2021). Se figur 3.

Forstyrrelser i polarvirvelen kan forplante seg nedover i atmosfæren og styrke eller svekke Islandslavtrykket. Ikke alle forstyrrelser gir slike utslag ved bakken (NOAA Climate.gov, 2021).

En svak eller forstyrret polarvirvel kan gi varm luft inn i deler av Arktis, og Den arktiske oscillasjonen (AO) går ofte over i negativ fase (NOAA Climate.gov, 2021). Det henger sammen med et svakere lavtrykk ved Island og negativ NAO, fordi NAO og AO ofte følger hverandre (NOAA, u.å.-a).

Klimasvingninger andre steder

ENSO kan påvirke været over store deler av jorda, også NAO. Virkningen på Europa varierer mye fra gang til gang og fra årstid til årstid (Brönnimann, 2007). Se ENSO.

Under La Niña er havet i det tropiske Stillehavet kjøligere enn normalt. Det endrer den globale sirkulasjonen og forskyver jetstrømmene over Stillehavet. Endringene kan forplante seg til Nord-Atlanteren gjennom store bølger i atmosfæren, Rossby-bølger (Brönnimann, 2007).

Under La Niña-vintre kan det være litt større sjanse for positiv NAO, med en sterk og rett polarjetstrøm. El Niño gir oftere et mønster som ligner negativ NAO sent på vinteren. Sammenhengen er ikke sikker hvert år (Brönnimann, 2007).

Oppsummert: påvirkning fra ENSO

El Niño

• Når det tropiske Stillehavet er varmere enn normalt, går mer energi over i atmosfæren. Det kan forsterke Rossby-bølgene og forstyrre polarvirvelen (Brönnimann, 2007).

La Niña

• Når det tropiske Stillehavet er kaldere enn normalt, kan det gi færre forstyrrelser i atmosfæren og en mer stabil polarvirvel (Brönnimann, 2007).

Rossby-bølger

Rossby-bølger, også kalt planetære bølger, er store bølger i atmosfæren og havet som oppstår fordi jorda roterer (NOAA Ocean Service, u.å.). I atmosfæren settes de også i gang av ujevn oppvarming av land og hav, og av fjellkjeder som lufta må over eller rundt (NOAA, u.å.-b). De er særlig viktige på midlere breddegrader.

Disse bølgene

• beveger seg vanligvis sakte fra vest mot øst, men kan også stå stille eller gå bakover (NOAA, u.å.-b)
• har en bølgete form, der rygger og daler hører sammen med høytrykk og lavtrykk
• er de langsomme svingene i jetstrømmen og bestemmer hvor lavtrykkene går (NOAA, u.å.-b).

Når Rossby-bølgene er sterke, ser vi det på formen til jetstrømmen. Sterke bølger gir en svært bølgete jetstrøm. Svake bølger gir en mer rett jetstrøm.

Hvordan påvirker de polarvirvelen?

Stabil polarvirvel: Når Rossby-bølgene i troposfæren er svake, blir polarvirvelen ikke forstyrret. Den forblir stabil og sterk.

Ustabil polarvirvel: Når Rossby-bølgene blir sterkere, kan de sende energi oppover i atmosfæren og forstyrre polarvirvelen. Virvelen kan bli deformert eller dele seg (NOAA Climate.gov, 2021).

Positiv og negativ NAO-fase

Positiv NAO: sterkere jetstrøm og nordlig bane

I positiv fase er trykkforskjellen mellom Asorhøytrykket og Islandslavtrykket stor. Både høytrykket og lavtrykket er sterkere enn gjennomsnittet (NOAA, u.å.-a).

Virkninger:

• Den store trykkforskjellen gir kraftig vind over Nord-Atlanteren.
• Nord-Europa får ofte mildere og våtere vintre enn normalt.
• Sør-Europa og Middelhavsområdet får ofte tørrere og kaldere vintre enn normalt.
• Stormbanen flytter seg lenger nord, og Nord-Europa får ofte mer storm enn normalt (NOAA, u.å.-a).

Varm luft i Nord-Europa. Figur 4 viser mild og fuktig luft over det sørøstlige USA og det varme havet utenfor. Jetstrømmen fører lavtrykk med varm og fuktig luft fra Atlanterhavet mot Nord-Europa. Det gir ofte mildere og våtere vintre enn normalt der (NOAA, u.å.-a).

Ofte kaldere og tørrere i Sør-Europa. Sør for jetstrømmen er havet kjøligere enn normalt, nær Sør-Europa og Middelhavet (figur 4). Det sterke Asorhøytrykket holder lavtrykkene unna. Sør-Europa får mindre storm og nedbør, og ofte kaldere vær enn normalt (NOAA, u.å.-a).

Virkning på jetstrømmen. Under positiv fase er temperaturforskjellen mellom den kalde arktiske lufta og den varme subtropiske lufta stor. Jo større forskjellen er, desto sterkere blir vinden i høyden (NOAA, u.å.-c). Jetstrømmen blir sterk og ligger lenger nord, sammen med stormbanen (NOAA, u.å.-a). Den fører lavtrykk raskt over Atlanterhavet mot Nord-Europa, mens Sør-Europa ligger under høytrykk.

Negativ NAO: svakere jetstrøm og sørlig bane

I negativ fase er både Asorhøytrykket og Islandslavtrykket svakere enn gjennomsnittet, og trykkforskjellen er mindre (NOAA, u.å.-a).

Endring i hvor varm og kald luft havner. Figur 5 viser at havtemperaturen har endret seg: Havet er varmere enn normalt i et belte fra subtropene og nordover mot Island, og kjøligere lenger vest. Temperaturforskjellen mellom subtropisk og arktisk luft er mindre. Da blir jetstrømmen svakere, fordi styrken til jetstrømmen drives av kontrasten mellom varm og kald luft (NOAA, u.å.-c).

Bølget jetstrøm. En bølgete jetstrøm oppstår lettere når temperaturforskjellen mellom polområdene og subtropene er liten. Det henger sammen med

• mindre trykkforskjell mellom Asorhøytrykket og Islandslavtrykket
• svakere vestavind, som gjør jetstrømmen mer ustabil
• større Rossby-bølger, som gir store svinger i jetstrømmen.

Under negativ NAO ligger jetstrømmen og stormbanen mer i retning vest–øst og lenger sør (NOAA, u.å.-a).

Hvorfor blir temperaturforskjellen mindre? En svakere polarfront og mindre kontrast mellom polare og subtropiske luftmasser gjør jetstrømmen svakere. Det er en del av den naturlige variasjonen. Om oppvarmingen av Arktis gjør negativ NAO vanligere, er usikkert. FNs klimapanel har lav tillit til at oppvarmingen i Arktis påvirker jetstrømmen på denne måten (IPCC, 2021).

Hvordan Rossby-bølgene vokser. Når jetstrømmen svekkes, blir den lettere forstyrret, og strømmen begynner å slynge seg som en langsom elv. Når lufta møter fjellkjeder eller store temperaturkontraster, kan bølgene vokse seg større (NOAA, u.å.-b).

Været under negativ NAO

Kald luft i Nord-Europa. Når jetstrømmen bøyer seg sørover, kan kald polarluft strømme inn over Nord-Europa og det østlige Nord-Amerika. Nord-Europa får ofte kaldere og tørrere vintre enn normalt, med færre og svakere stormer. Det østlige Nord-Amerika får ofte sterkere kaldluftsutbrudd og mer storm enn normalt (NOAA, u.å.-a).

Ofte mildere og våtere i Sør-Europa. Jetstrømmen ligger lenger sør og fører lavtrykk inn over Sør-Europa. Det gir mer storm, mer nedbør og ofte høyere temperaturer enn normalt der (NOAA, u.å.-a).

Norsk vinter. Høy NAO-indeks gir mer vestavind, med mild og fuktig luft over Sør-Norge og ofte mildere vintre enn normalt i sør. Lav indeks gir ofte kaldere vintervær enn normalt, med luftmasser fra øst (Store norske leksikon, u.å.).

Hvorfor varierer NAO?

NAO er i stor grad drevet av naturlig variasjon inne i klimasystemet. Den er kaotisk og vanskelig å varsle mer enn en uke eller to fram i tid (NOAA, u.å.-a). Selv små forstyrrelser i atmosfæren eller havet kan forplante seg og gi store endringer i NAO-mønsteret.

NAO er sterkest om vinteren, når kontrasten mellom varm tropeluft og kald polarluft er størst (Store norske leksikon, u.å.).

NAO kan også påvirkes av tilbakekoblinger. Endringer i havtemperaturen kan for eksempel endre atmosfæren, som igjen påvirker havet. Slik kan svingningene forsterkes eller svekkes. Her kan også ENSO spille en rolle (Brönnimann, 2007).

Vanlige misforståelser

Positiv NAO er ikke oppvarmingstrenden. Det er en sterk trykkforskjell mellom Island og Asorene (NOAA, u.å.-a).

Polarvirvelen og polarjetstrømmen er ikke det samme. Virvelen ligger i stratosfæren, jetstrømmen lenger nede i troposfæren (NOAA Climate.gov, 2021).

Ikke hver forstyrrelse av polarvirvelen gir negativ NAO og kulde. Den øker sjansen (NOAA Climate.gov, 2021).

Viktige begreper

NAO: Den nordatlantiske oscillasjonen. Svingninger i trykkforskjellen mellom Islandslavtrykket og Asorhøytrykket.

Positiv fase: Sterkere lavtrykk og høytrykk, sterkere jetstrøm, stormbanen lenger nord. Ofte mildere og våtere vintre enn normalt i Nord-Europa.

Negativ fase: Svakere trykkforskjell, svakere og mer bølgete jetstrøm, stormbanen lenger sør. Ofte kaldere og tørrere vintre enn normalt i Nord-Europa.

Islandslavtrykket: Det subpolare lavtrykket nær Grønland og Island.

Asorhøytrykket: Det subtropiske høytrykket over det sentrale Nord-Atlanteren.

Polarvirvelen: Belte av sterk vestavind i stratosfæren over Arktis om vinteren, som holder på kald luft.

Rossby-bølger: Store, langsomme bølger i vestavinden som gir jetstrømmen bølgeformen.

Høy NAO-indeks: Trykket over Island er lavere enn normalt. Mer vestavind, mild og fuktig luft over Sør-Norge, og ofte mildere vintre enn normalt i sør (Store norske leksikon, u.å.).

Lav NAO-indeks: Ofte kaldere vintervær enn normalt, med luftmasser fra øst (Store norske leksikon, u.å.).

Test deg selv