北大西洋振動

北大西洋振動（NAO ）は、北大西洋上でアイスランド低気圧とアゾレス高気圧の海面気圧（SLP）の差が変動する気象現象です。アイスランド低気圧とアゾレス高気圧の強さの変動により、北大西洋の偏西風の強さと方向、および暴風雨の進路の位置が制御されます。 [ ^1]

NAOは19世紀後半から20世紀初頭にかけていくつかの研究を通じて発見されました。^{[2]太平洋の}エルニーニョ南方振動現象とは異なり、NAOは主に大気モードです。これは北大西洋と周囲の湿潤気候における気候変動の最も重要な兆候の1つです。^[3]

北大西洋振動は、北極振動(AO) (または北半球環状モード (NAM)) と密接に関連していますが、大西洋数十年振動(AMO) と混同しないでください。

NAO には複数の定義があります。最も理解しやすいのは、観測所間の季節平均気圧差の測定に基づく定義です。たとえば、次のようになります。

• リスボンとスティッキスホールムル/レイキャビク
• ポンタ デルガダ、アゾレス諸島、スティッキスホールムル/レイキャビク
• アゾレス諸島 (1865–2002)、ジブラルタル(1821–2007)、およびレイキャビク^[4]

これらの定義はすべて、アイスランドの同じ北端（この地域で長い記録を持つ唯一の観測所であるため）とさまざまな南端を共通に持っています。すべては、2 つの安定した気圧域、アゾレス高気圧とアイスランド低気圧（図に表示）の「目」にある観測所を選択することで、同じ変動パターンを捉えようとしています。

数値天気予報によって生成されたより完全な現代の記録によってのみ可能となる、より複雑な定義は、地表気圧の主経験的直交関数（EOF）に基づいています。^[4]この定義は、観測所ベースの定義と高い相関関係があります。これは、NAOがAO/NAMとは異なるかどうか、またそうでない場合は、どちらが大気構造の最も物理的に基づいた表現であると考えられるか（数学的表現から最も明らかに外れている表現とは対照的である）という議論につながります。^{[5] [6]}

大西洋を横切る偏西風は、湿った空気をヨーロッパに運びます。偏西風が強い年は、夏は涼しく、冬は穏やかで、雨がよく降ります。偏西風が抑制されると、夏と冬の気温はより極端になり、熱波、極寒、降雨量の減少につながります。^{[7] [8]}

アイスランド上空の常在低気圧（アイスランド低気圧）とアゾレス諸島上空の常在高気圧（アゾレス高気圧）が、ヨーロッパに吹き込む偏西風の方向と強さを左右する。これらの気圧の相対的な強さと位置は年ごとに異なり、この変動はNAOとして知られている。2つの観測所の気圧の差が大きい場合（NAO指数が高い年はNAO+と表記）、偏西風が強まり、その結果、中央ヨーロッパと大西洋岸では夏は涼しく、冬は穏やかで雨が多くなる。対照的に、NAO指数が低い場合（NAO-）、偏西風は抑制され、北ヨーロッパ地域では冬が寒く乾燥し、嵐は地中海に向かって南下する。これにより、南ヨーロッパと北アフリカでは嵐の活動と降雨量が増える。

特に11月から4月にかけて、北大西洋地域の天候の変動の多くはNAOによるもので、風速や風向の変化、気温や湿度の分布の変化、嵐の強さ、数、進路などに影響を与えています。現在、研究により、NAOはこれまで考えられていたよりも予測可能であり、NAOによる優れた冬季予報が可能になる可能性があることが示唆されています。^[9]

NAOが北米の短期的な天候にどの程度影響を与えるかについては議論がある。米国におけるNAOの影響は西ヨーロッパに比べてはるかに小さいことにほとんどの人が同意しているが、^[10] NAOは北米の中央上部と東部の多くの地域の天候にも影響を与えると考えられている。^[10]冬にNAO指数が高い（NAO+）と、アゾレス高気圧が北米大陸の東半分に強い南西循環を引き起こし、北極の空気が南下するのを防ぐ（米国では緯度40度以南）。エルニーニョと相まって、この効果は中西部北部とニューイングランドで冬を著しく暖かくする可能性があるが、これらの地域の南部への影響は議論の余地がある。逆に、NAO指数が低い（NAO-）と、米国の中央上部と北東部では、冬の寒波が通常よりも強く発生し、それに伴い大雪が発生する可能性がある。夏には、強いNAO-がジェット気流の弱体化に寄与し、通常は帯状システムを大西洋盆地に引き込み、ヨーロッパ上空の過度に長時間にわたる熱波に大きく寄与すると考えられていますが、最近の研究ではこれらの関連性の証拠は示されていません。^[10]

最近の研究では、NAOの構成要素（気圧中心の強さと位置）は、ヨーロッパ、北アメリカ、地中海地域の季節的および季節未満の気候変動との関係を調査するのにより強力であることが示されています。^{[10] [11] [12]}

NAO 指数が正 (NAO+) の場合、地域的な大気圧の低下は、「逆気圧計効果」により地域的な海面上昇をもたらします。この効果は、ミリバール単位の平均気圧変動がセンチメートル単位の海面変動につながる可能性があるため、過去の海面記録の解釈と将来の海面傾向の予測の両方にとって重要です。

アゾレス高気圧の位置を制御することにより、NAOは北大西洋の主要な熱帯低気圧の一般的な進路の方向にも影響を与えます。アゾレス高気圧が南に位置すると、嵐はメキシコ湾に押し寄せる傾向がありますが、北に位置すると、嵐は北米大西洋岸を北上します。^[13]

古気象学的研究によれば、紀元前3000年から1400年の間、そして最近の千年紀にも、メキシコ湾岸を襲った大型ハリケーンはほとんどなかった。これらの静穏期は紀元前1400年から紀元後1000年にかけての活発期によって区切られており、この期間にメキシコ湾岸は壊滅的なハリケーンに頻繁に襲われ、上陸確率は3～5倍に増加した。[ ^{14] [15] [16]}

最近まで、NAOは1970年代後半から全体的にプラスの傾向にあり、北西大西洋に寒冷な気候をもたらし、低温が適温であるラブラドル海の ズワイガニの繁殖につながっていた。 ^[17]

北海のNAO+による温暖化は、温度耐性の上限にあるタラの幼生の生存率を低下させる。同様に、タラの幼生が温度下限にあるラブラドル海の冷却も、生存率を低下させる。 ^{[17]決定的な要因ではないが、1990年代初頭のNAO+のピークは}、ニューファンドランド島のタラ漁業の崩壊の一因となった可能性がある。^[17]

南西ヨーロッパでは、NAO-現象は風活動の増加と関連している。^[18]

アメリカ東海岸では、NAO+により気温が上昇し、降雨量が増加し、その結果、表層水は暖かくなり、塩分濃度が低くなります。これにより、栄養分を豊富に含んだ湧昇が妨げられ、生産性が低下します。ジョージズバンクとメイン湾は、このタラ漁獲量の減少の影響を受けています。^[17]

NAOの強さは、集中的に研究されているソアイ羊の個体数変動の決定要因でもある。^[19]

奇妙なことに、Jonas と Joern (2007) は、米国中西部の背の高い草原で NAO とバッタの種の構成の間に強いシグナルがあることを発見しました。彼らは、NAO が中西部の天候に重大な影響を与えないにもかかわらず、NAO の正の相の冬の後には一般的なバッタの種 (すなわち、Hypochlora alba、Hesperotettix spp.、Phoetaliotes nebrascensis、M. scudderi、M. keeleri、および Pseudopomala brachyptera ) の個体数が著しく増加し、NAO の負の相の冬の後にはそれほど一般的でない種 (すなわち、Campylacantha olivacea、Melanoplus sanguinipes、Mermiria picta、Melanoplus packardii、および Boopedon gracile ) の個体数が著しく増加することを発見しました。これは、北米で NAO と陸生昆虫との関連を示した最初の研究であると考えられています。^[20]

NAOの生態学的影響はチベット高原にまで及んでおり、乾燥化の進行による森林の枯死や砂嵐の激化がNAO現象と関連していると考えられている。^[21]

2009年から2010年のヨーロッパの冬は異常に寒かった。これは太陽活動の低下と^[22]エルニーニョ南方振動の暖かい時期、準二年振動の強い東風の時期が同時に起こったことが原因ではないかと推測されている。^[23]例えば英国気象庁は、英国は30年ぶりの寒い冬を経験したと報告した。これはNAOの例外的にマイナスの時期と一致していた。 ^[24] 2010年半ばに発表された分析では、同時発生していた「エルニーニョ」現象と、極めてマイナスのNAOのまれな発生が関係していたことが確認された。^{[25] [26]}

しかし、2010年から2011年の冬、北欧と西欧では、通常アイスランドの西とグリーンランドの東に位置するアイスランド低気圧がアイスランドの東に定期的に現れ、北極からヨーロッパに異常に冷たい空気が流入した。強い高気圧が当初グリーンランド上空に位置し、北西大西洋の通常の風のパターンを逆転させ、前年の冬と同様に、暖かい空気をカナダ北東部に、冷たい空気を西ヨーロッパに流入させるブロッキングパターンを作った。これはラニーニャの季節に発生し、まれな北極双極子異常と関連している。^[27]

大西洋の北西部では、2009年から2010年の冬はいずれも穏やかで、特に2009年から2010年の冬はカナダで記録された中で最も暖かかった。2010年から2011年の冬は、カナダの北極圏北部で特に平年を上回った。^[28]

夏に北極の海氷が減少すると、中央ヨーロッパで雪の多い寒い冬になる可能性が高まります。ヘルムホルツ協会のアルフレッド・ウェゲナー極地海洋研究所ポツダム研究ユニットの科学者は、夏季の海氷面積の減少が北極の大気の気圧帯を変え、ヨーロッパの冬の天候に影響を与えるメカニズムを解明しました。

近年観測されているように、夏に北極海の海氷が特に大規模に溶けると、2 つの重要な影響が強まります。まず、明るい氷の表面が後退して暗い海が露出し、夏には太陽放射によって海がさらに温まります (氷アルベド フィードバックメカニズム)。次に、減少した氷の覆いでは、海に蓄えられた熱が大気中に放出されるのを防ぐことができなくなります (蓋効果)。海氷の覆いが減少した結果、特に秋と冬には、この時期は海が大気よりも暖かいため、空気は以前よりも大幅に温まります。

地表近くの空気が温まると上昇気流が起こり、大気の安定性が失われる。こうしたパターンの 1 つが、北極と中緯度の気圧差である。天気予報で知られているアゾレス諸島高気圧とアイスランド低気圧を伴う北極振動である。この差が大きいと強い偏西風が発生し、冬には暖かく湿った大西洋の気団がヨーロッパまで運ばれる。気圧差が低い負の位相では、冷たい北極の空気が通常の偏西風に邪魔されることなく、ヨーロッパを南下して容易に侵入できる。モデル計算によると、北極の夏に海氷面積が減少すると気圧差は翌冬に弱まり、北極の寒気が中緯度まで押し下げられる。^[29]

太平洋で記録された最も強力なエルニーニョ現象の一つにもかかわらず、2015年から2016年の冬、ヨーロッパでは主に正の北大西洋振動が優勢でした。例えば、イングランドのカンブリア州では、記録上最も雨の多い月の一つを記録しました。^{[30]地中海の}マルタ諸島では、3月初旬までに記録上最も乾燥した年の一つを記録し、全国平均はわずか235 mm、一部の地域では200 mm未満でした。^[31]

ウィキメディア・コモンズには、北大西洋振動に関連するメディアがあります。

• 現在のNAOの観測と予測
• イギリスの気候研究ユニットのNAO情報シート 2008年3月19日アーカイブWayback Machine
• 米国立大気研究センターによる NAO の概要論文 Hurrell ら、2002 年頃、35 ページ
• マーティン・ヴィスベック著「北大西洋振動」
• 北大西洋振動 (NAO) 指数 1850 - 2013 Jianping Li 著
• 毎日の北大西洋振動（NAO）指数 1948 - 2013 Jianping Li 著
• 気候指標の概要