vi presentiamo un nuovo index per la previsione invernale della NAO (aggiornato)

Dai venti zonali dell’ Alaska un nuovo indice per la previsione della NAO invernale e la variabilità degli inverni nel nord Atlantico e in Europa

Articolo a cura di Alessandro Castagna. (Ale90)

In questo articolo divulgativo verrà mostrata l’ esistenza di una forte correlazione tra le anomalie dei venti zonali del pacifico  con la NAO media dei mesi di gennaio.

1.1 Introduzione

Il clima dell’ emisfero nord è forte legato all’ Artic Oscillation (AO), l’AO viene calcolato in base alla differenza di pressione tra l'artico e le medio-basse latitudini.

Nella fase positiva dell’ indice AO abbiamo:
-un rafforzamento del vortice polare, ovvero della zona di bassa pressione che staziona permanentemente sopra l’ artico
- un rafforzamento delle alte pressioni nella zona del medio Atlantico e del medio Pacifico .

Invece nella Fase negativa dell’ AO si ha un indebolimento del vortice polare e delle alte pressioni oceaniche, in queste condizioni c’ è la maggior probabilità di discesa di aria artica verso le basse latitudini.



La North Atlantic Oscillation rappresenta il ramo nord atlantico dell’ Artic Oscillation, l’ indice NAO viene calcolato misurando la differenza di pressione al livello del mare a Punta Delgada (Azzorre) e Akureyri (Islanda).

La NAO è uno degli indici che ha maggior influenza sugli inverni nel nord Atlantico e in Europa; infatti nella fase positiva della NAO si crea un forte dislivello di pressione tra le medie e le alte latitudini con conseguente rafforzamento del ciclone semipermanente islandese e dell’ anticiclone delle Azzorre che tende ad estendersi verso l’ Europa meridionale e verso il Mediterraneo: In questa situazione le perturbazioni si muovono a latitudini più alte verso il Regno Unito e verso le Scandinavia.
Invece in condizioni di NAO negativa, la situazione è invertita e ci sono maggiori probabilità di discese di aria artica della Groenlandia verso l’ Europa centro-occidentale, in modo particolare se associate ad una AO negativa.

NB La NAO è strettamente correlata all’ AO



1.2 AZWI (Alaska’s zonal wind index) e il vento zonale
L’ analisi statica è partita dall’ osservazione di una forte correlazione tra i venti zonali sull’ Alaska e nel nord del Pacifico mesi di settembre e ottobre con la NAO media del bimestre gennaio-febbraio.
In particolare, come si può osservare da questa sezione verticale,  esiste una forte correlazione positiva con i venti zonali presenti a, a latitudini comprese tra i 47.5-62.5N e una forte correlazione negativa alle latitudini inferiori 27-42N, ed è interessante notare come queste correlazioni riguardino tutta la colonna atmosferica.






Dopo aver analizzato le serie di dati scaricati dal database NCEP/NCAR Reanalysis monthly means disponibili sul sito http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/timeseries/ ho riscontrato che le correlazioni maggiori con la NAO si ottenevano considerando la quota isobarica di 500mb e longitudini comprese tra i 195-260E, comunque ottime correlazioni sono state ottenute considerando anche le altre quote isobariche da 850mb a 250mb.

Ma cos’è il vento zonale?
In meteorologia viene fissato un sistema di riferimento tridimensionale dove:
-L’ asse x coincide con la direzione E-W (lungo i paralleli),
-L’ asse y coincide con la direzione N-S (lungo i meridiani),
-L’ asse z coincide con il versore esterno alla superficie terrestre.



In questo modo è possibile scomporre la velocità di una particella d’ aria in atmosfera lungo questi tre assi in tre componenti che, generalmente, vengono indicate con:

-u: velocità zonale (componente della velocità diretta lungo la direzione E-W)
-v: velocità meridionale (componente della velocità diretta lungo la direzione N-S)
-w: velocità verticale (componente della velocità diretta normalmente rispetto alla superficie terrestre)

1.3 Calcolo dell’ AZWI

L’ AZWI è stato calcolato semplicemente misurando le anomalie del vento zonale nei mesi di settembre e di ottobre.

2.1 Analisi dati e risultati.

Iniziamo a vedere i dati sul periodo 1971-2013.
Sull’ asse delle ascisse è rappresentato l’ anno in cui è stato calcolato l’ AZWI.




Sull’ intero periodo è stato trovato un coefficiente di correlazione R=0,71 tra le due serie di dati.

Come si può notare dai grafici qui sotto, i risultati migliori sono stati ottenuti sul periodo più recente 1981-2013.






Tra le due serie è stato trovato un coefficiente di correlazione R=0,80.
Sul periodo più recente 1991-2013 la correlazione aumenta leggermente (R=0,82) (non mostrato)

In base ai dati dell’ AZWI sono state calcolate anomalie medie del bimestre gennaio e febbraio negli anni con l’ AZWI positiva e AZWI negativa.

2.2 Pattern atmosferici associati all’ AZWI

Pattern invernale con l’ AZWI positivo



Pattern invernale con l’ AZWI negativo



Come si può notare, e com' era prevedibile, questi pattern corrispondono molto bene a quelli tipici della NAO



2.3  Confronto dell’ AZWI con i geopotenziali di gennaio e febbraio nell’ area atlantica e in Europa


Dopo aver analizzato questi dati sono state ricavate anche le correlazioni tra i geopotenziali misurati alla quota isobarica di 500mb e l’ AZWI nelle aree in cui le anomalie erano più forti.

Iniziamo dalle correlazioni tra l’ AZWI e i geopotenziali a 500mb nel medio atlantico che è la “sede” dell’ anticiclone dell’ Azzorre.



Come si può osservare tra le due serie di dati c’ è una buona correlazione (coefficiente R= 0,77)
Inoltre sono state osservate buone correzioni (R=0,68) tra l’ AZWI e i geopotenziali del nord atlantico dove staziona il vortice islandese.
Ovviamente essendoci una correlazione negativa tra le due serie, ho deciso di cambiare il segno dell’ AZWI .




In Europa le correlazioni maggior le troviamo sull’ Europa occidentale nella zona tra Spagna, Portogallo, Regno Unito e Francia.

Comunque in questo caso le correlazioni tra i GPT a 500mb e l’ AZWI risultano decisamente inferiori (R=0,43)



3..1 Correlazione e causalità.

In quest’ ultima parte dell’ articolo voglio sottolineare alcuni limiti e problemi nell’ utilizzo dell’ AZWI.

Iniziamo dalla differenza tra correlazione e causalità: nonostante sia stata trovata una significativa correlazione tra l’ AZWI con la NAO del bimestre di gennaio e febbraio non mi è possibile, almeno per il momento, affermare che tra i due indici ci sia qualche rapporto di causalità; infatti la correlazione non implica necessariamente la causalità. Negli ultimi anni diverse ricerche hanno dimostrato che il pattern atmosferico autunnale è correlato con lo stato invernale del vortice polare, ma non mi è possibile affermare che sia così anche l’ AZWI.

Per il futuro sarebbe interessante cercare l’ esistenza di qualche legame tra l’ AZWI e gli altri indici predittivi dell’ inverno (SAI e OPI).

3.2 L’ AZWI, SAI, OPI: analogia e differenze.

L’ AZWI come l’ OPI e il SAI rientra nell’ insieme degli indici predittivi invernali, ci sono alcune differenze riassunte in questa tabella sottostante.



Le correlazioni dell’ AZWI risultano leggermente inferiori rispetto a quelle dal SAI e soprattutto dell’ OPI, tuttavia è stato verificato che l’ AZWI tende a sovrastimare o a sottostimare la NAO in base allo all’ indice AO:

-in condizioni di AO positivo, la NAO viene, generalmente, sottostimata dall’ AZWI

-in condizioni di AO negativo, la NAO viene, generalmente, sovrastimata dall’ AZWI

Quindi conoscendo l’ AO medio invernale ricavato dagli altri indici OPI e SAI si potrebbe stimare la NAO con maggiore affidabilità.

3.3 L’ utilizzo dell’ AZWI nelle tendenze stagionali

Ovviamente l’ utilizzo del solo indice AZWI è totalmente inutile per lo sviluppo di una tendenza stagionale, come detto anche precedentemente, l’ AZWI potrebbe tornare utile se confrontato con gli altri indici predittivi per l’inverno e con tutti gli altri indici teleconnettivi.

Come mostrato precedentemente, l’ AZWI ha una maggior influenza nell’ area dell’ oceano Atlantico, in Europa gli effetti dell’ AZWI sono minori, anche se questo indice è in grado di prevedere con buona affidabilità “la forza” dell’ anticiclone delle Azzorre e del vortice Islandese.

Inoltre si deve sottolineare che l’ indice è utile per individuare le anomalie in zone molte ampie ed è inutile utilizzare l’ indice per elaborare previsioni su scala ridotta. In modo particolare non sarà possibile elaborare previsioni per l’ Italia vista anche la complessa morfologia del territorio.

NB Questo articolo, non essendo sottoposto a peer  review, è un articolo divulgativo e non deve essere considerato una ricerca scientifica.


è severamente vietata la riproduzione totale o parziale della ricerca senza consenso da parte de EasyMeteo.

Molto bene

evvai

finalmente siamo riusciti a pubblicarlo

se avete qualche domanda chiedete pure

Me lo studio poi ti chiedo ale!!
I miei complimenti per il lavoro svolto

ale che sono puntiglioso ma non è la prima volta che lo noto:tra gli anni con azwi positivo c'è sia il 2008 sia il 2009 con naturalmente geopotenziale più alto sull'europa, mentre il 2007 è sotto gli anni con azwi negativo...
semplice casualità o qualcosa non va?

riccardo 94 ha scritto:ale che sono puntiglioso ma non è la prima volta che lo noto:tra gli anni con azwi positivo c'è sia il 2008 sia il 2009 con naturalmente geopotenziale più alto sull'europa, mentre il 2007 è sotto gli anni con azwi negativo...
semplice casualità o qualcosa non va?

sì e no, cioè il bimestre gennaio e febbraio 2007 è stato un po' anomalo, perchè alla fine la nao media del bimestre è stata neutra (-0,13) come prevista dall' AZWI, però sull' Europa occidentale si sono avuti gpt sopra la media, probabilmente perchè non si sono avuti grossi disturbi al vortice polare; infatti l' AO medio è stato 0,36.

questo in linea di massima, servirebbe un' analisi più approfondita anche con le altre teleconnessioni del 2006-2007

ale ti rifaccio ancora una volta i complimenti per questo interessantissimo studio, studio che assieme a questi altri nuovi indici saranno valori aggiunti per le tendenze invernali.

un ringraziamento lo si deve anche al CMT e a Cloover che ci hanno permesso di condividere loro studi come si sono mostrati apertissimi nel condividere questo del nostro potentissimo ale!
grazie davvero!

ale90 ha scritto:

riccardo 94 ha scritto:ale che sono puntiglioso ma non è la prima volta che lo noto:tra gli anni con azwi positivo c'è sia il 2008 sia il 2009 con naturalmente geopotenziale più alto sull'europa, mentre il 2007 è sotto gli anni con azwi negativo...
semplice casualità o qualcosa non va?

sì e no, cioè il bimestre gennaio e febbraio 2007 è stato un po' anomalo, perchè alla fine la nao media del bimestre è stata neutra (-0,13) come prevista dall' AZWI, però sull' Europa occidentale si sono avuti gpt sopra la media, probabilmente perchè non si sono avuti grossi disturbi al vortice polare; infatti l' AO medio è stato 0,36.

questo in linea di massima, servirebbe un' analisi più approfondita anche con le altre teleconnessioni del 2006-2007  

grazie mille ale : è stato proprio un anno sfigato

Molto bello il tutto,complimenti



Fabri93

Fabri93 ha scritto:Molto bello il tutto,complimenti



Fabri93

grazie!

oggi ho anche scoperto che l' AZWI potrebbe avere forti correlazioni con l' IZE un altro indice predittivo per l' AO invernale.

Ci sono alcune importanti differenze perchè l' IZE tiene conto sia del vento zonale che di quello meridionale di tutto l' emisfero,viene calcolato solo con i dati di ottobre ed ha una maggior correlazione con l' AO invernale, comunque è interessante

in questi link trovate maggiori informazioni sull' IZE

http://www.climatemonitor.it/?p=36712

http://www.climatemonitor.it/?p=36712

quindi potresti eventualmente introdurre nel calcolo del nuovo index pure i dati fornita dall'IZE?

luca90 ha scritto:quindi potresti eventualmente introdurre nel calcolo del nuovo index pure i dati fornita dall'IZE?

ehm boh

non sapendo come viene calcolato è difficile capire quali siano i legami con l' AZWI

bene...

comunque presto li metteremo alla prova questi indici, sono curioso di capire se si andrà verso una migliore visione delle tendenze invernali.

purtroppo il noaa ha qualche problema con l' aggiornamento nei dataset, spero che nei prossimi giorni venga risolto il tutto, altrimenti l' uscita dell' indice AZWI di quest' anno potrebbe slittare di qualche giorno

"Some PSD datasets and products are not up-to-date due to a system problem. We are working on a fix."

occhè diamine NOAA non farci scherzi che qui siamo tutti in trepidante attesa, ma sopratutto si spera in aggiornamenti da NAO negativa!

luca90 ha scritto:occhè diamine NOAA non farci scherzi che qui siamo tutti in trepidante attesa, ma sopratutto si spera in aggiornamenti da NAO negativa!

oggi ho visto che la stragrande dei dataset giornalieri è comunque aggiornato fino al 26 ottobre quindi in teoria non ci dovrebbero essere grossi problemi anche con gli aggiornamenti dei dati mensili, almeno spero

ragazzi buon giorno e ben ritrovati.
Ho letto quest'articolo/studio ed è interessante.E' evidente che si stanno facendo passi avanti per le complicatissime previsioni stagionali invernali. La mia opinione? tutto fa brodo e ben vengano queste armi in più.DEvo riconoscere che questi studi sono al di fuori della mia portata, sto diventando obsoleto. non ho difficoltà a riconoscere che questi mesi di lontananza dalla meteo per assistere mio padre hanno raffreddato molto la mia passione.Il mio auspicio è che questi studi possano servire come prevenzione.La mia voglia di neve è naufragata fra i disastri che ho assistito a Forlì nel febbraio 2012 e l'anno scorso nell'unica mezza giornata invernale a Forlì sono bastati 10 cm di neve per creare il caos più totale.Se posso dare un suggerimento perchè non contattate Guido Guidi su CM per portare questo studio alla sua attenzione e chiedere al dott. Tosti creatore dell'indice IZE un parere? Potrebbe uscirne qualcosa di interessante.
a presto
ciao

ciao koko

koko ha scritto:ragazzi buon giorno e ben ritrovati.
Ho letto quest'articolo/studio ed è interessante.E' evidente che si stanno facendo passi avanti per le complicatissime previsioni stagionali invernali. La mia opinione? tutto fa brodo e ben vengano queste armi in più.DEvo riconoscere che questi studi sono al di fuori della mia portata, sto diventando obsoleto. non ho difficoltà a riconoscere che questi mesi di lontananza dalla meteo per assistere mio padre hanno raffreddato molto la mia passione.Il mio auspicio è che questi studi possano servire come prevenzione.La mia voglia di neve è naufragata fra i disastri che ho assistito a Forlì nel febbraio 2012 e  l'anno scorso nell'unica mezza giornata invernale a Forlì sono bastati 10 cm di neve per creare il caos più totale.Se posso dare un suggerimento perchè non contattate Guido Guidi su CM per portare questo studio alla sua attenzione e chiedere al dott. Tosti creatore dell'indice IZE un parere? Potrebbe uscirne qualcosa di interessante.
a presto
ciao

che bello poterti rileggere anche qui koko, finalmente. la passione che abbiamo non è solo per la neve ma per tutto l'ambito meteorologico e credo che persone come te facciano solo del bene quindi mi auguro di rivedere in te quella passione di qualche tempo fa!

comunque il grande Cloover infatti mi ha gia accennato che ci sarebbe questa importante persona che vuole mettersi in contatto con ale, quindi davvero direi che siamo di fronte ad un importantissima nuova ricerca in ambito meteo!

ciao koko, ben tornato

sono contento che ti sia piaciuta la ricerca, ad onor del vero siamo ancora all' inizio dello studio, al momento mi sono limitato ad una ricerca statistica

il prossimo passo è cercare la causa della correlazione (se c' è) e i legami con l' IZE

domani o al massimo entro pochi giorni arriveranno i dati del 2014

L'importnate che quando usciranno i dati il responso sara negativo, perche e così che si vuole la NAO

come promesso ecco i dati di quest' anno

Ci tengo sottolineare che comunque non voglio creare troppo aspettative verso l' AZWI, quindi vi chiedo di prendere questi dati un po' con le pinze. Anche perchè questo studio è solo agli inizi e spero di migliorare l' affidabilità dell' indice nei prossimi mesi e anni

Quest' anno l' AZWI ricavato dall' archivio NCEP/NCAR è stato di -1,84

Quindi mi aspetto una NAO negativa o debolmente negativa, in linea di massima mi aspetterei una NAO per il bimestre di gennaio e febbraio 2015 compresa tra -0,1 e -1



Valori simili dell' AZWI si sono avuti per gli inverni del 1996 e del 2004

Queste sono state le anomalie nei bimestri gen-feb in quegli anni

1996



2004



Considerando anche gli altri indici teleconnettivi mi attendo in linea di massima queste anomalie per i geopotenziali a 500hpa



Preferisco non sbilanciarmi sulle possibili configurazioni barche sull' Europa e tantomeno mi sbilancio sulle possibili configurazioni bariche per l' Italia.