Eesti kliima muutused viimastel aastakümnetel ja nende seosed muutustega suuremõõtmelises atmosfääri tsirkulatsioonis Jaak Jaagus Tartu ülikooli geograafia.

Eesti kliima muutused viimastel aastakümnetel ja nende seosed muutustega suuremõõtmelises

atmosfääri tsirkulatsioonis

Jaak Jaagus

Tartu ülikooli geograafia osakond

EGS 55 9. detsembril 2010

Sisukord

• Üldised mõtted kliimast ja selle muutumisest• Atmosfäär kui omavõnkumiste süsteemide

kogum, atmosfääri kaugseosed• ENSO nähtus kui tüüpiline omavõnkesüsteem• Kaugseoste mustrid Põhjapoolkeral• Põhja-Atlandi ja Arktika ostsillatsioonid ning

nende seosed tsirkulatsiooniga stratosfääris• Kliima muutused stratosfääris• Tsirkulatsiooni mõju Eesti kliima kõikumistele• Eesti kliima muutused erinevas ajavahemikus

Üldised mõtted kliimast ja selle muutumisest

• Kliima on oma olemuselt väga muutlik looduse komponent. Ta on pidevat muutunud minevikus, muutub kaasajal ja kindlasti ka tulevikus.

• Teadmised kliimast on selgelt ebapiisavad põhjalikumate järelduste ja täpsete ennustuste tegemiseks. Sellealased seisukohad võivad lähiaastatel oluliselt muutuda.

Atmosfäär kui omavõnkumiste süsteemide kogum

• Atmosfääris toimuvad pidevalt selle sisemised kõikumised (õhurõhk, õhutemperatuur jt.), mis on nii perioodilised kui ka mitteperioodilised

• Kaugseos (teleconnection) – sünkroonsete ilmastiku, eelkõige õhurõhu anomaaliate esinemine kaugel (mitutuhat km) asetsevate piirkondade vahel

• Omavõnkesüsteem – üks kaugseose muster

Atmosfäär kui omavõnkumiste süsteemide kogum

• Atmosfääri tsirkulatsiooni võnkumised erinevas ajavahemikus alates päevadest kuni sajanditeni

• Esimest korda avastas kaugseose Sir Gilbert Walker 19. saj. lõpus – lõunaostsillatsioonid (õhurõhu vastasmärgilised kõikumised Põhja-Austraalia ja Tahiti vahel)

• Madden-Julian Oscillation – troopilise atmosfääri suurim sesoonne kõikumine Vaikses ja India ookeanis – 30-60 päevaga läänest itta liikuvad saju- ja põua-alad

ENSO indeksi aegrida 1950-2010

A Hovmöller diagram of the 5-day running mean of outgoing longwave radiation showing the MJO. Time increases from top to bottom in the figure, so contours that are oriented from upper-left to lower-right represent movement from west to east

ENSO = El Niño/Southern Oscillation• Kvaasiperioodiline atmosfääri ja ookeani

omavõnkesüsteem Vaikse ookeani troopilistel laiustel lõunapoolkeral

• El Niño – soe faas, Austraalia kohal rõhk kõrgem, Tahitil madalam, lõunapassaathoovus nõrgeneb, ekvatoriaalne vastuhoovus tugevneb

• La Niña (El Viejo) – külm faas, Austraalia kohal madalam rõhk, Tahitil kõrgem, Peruu hoovus ja Lõunapassaathoovus on eriti tugevad

La Niña, detsember 1998

Keskmine, detsember 1993

El Niño, detsember 1997

Veepinna temperatuur Vaikses Ookeanis 31. mail 1988 (La Niña) ja 13. mail 1992 (El Niño)

Põhjapoolkera kaugseose mustrid(Barnston, Livezey, 1987)

• Teostati õhurõhuväljade (kuude andmed) peakomponentanalüüs

• Defineeriti iga kuu jaoks peamised kaugseose mustrid (teleconnection patterns) ehk omavõnkesüsteemid

• Hilisema töötluse tulemusena on eristatud 2 mustrit Põhja-Atlandil, 3 mustrit Euraasia kohal ja 5 mustrit Vaikse ookeani kohal

• North Atlantic Oscillation (NAO)• East Atlantic pattern (EA)• East Atlantic/Western Russia pattern

(EATL/WRUS)• Scandinavian pattern (SCAND)• Polar/Eurasia pattern • West Pacific pattern (WP)• East Pacific/North Pacific pattern (EP-NP)• Pacific/North American pattern (PNA)• Tropical/Northern Hemisphere pattern (TNH)• Pacific Transition pattern (PT)

Põhja-Atlandi ostsillatsioonid (NAO)

Vastandmärgilised õhurõhu kõikumised Assoori maksimumi ja

Islandi miinimumi vahel.

Määravad ära läänevoolu tugevuse Atlandi ookeani põhjaosast Euroopa

mandrialale

NAO positiivne ja negatiivne faas

NAO indeks talvel 1822-2010

Mõõdetud NAO indeks 8. augustist 5. detsembrini 2010 ja kümne

päeva prognoos (punane)

Korrelatsioon NAO indeksi ja Tartu õhutemperatuuri vahel

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Korrelatsioon NAO indeksi ja Tartu temperatuuri vahel talvel (r = 0,79)

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

NAO index

°C

Korrelatsioon NAO indeksi ja Eesti keskmiste sademete vahel talvel (r = 0,68)

50

100

150

200

250

300

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

NAO indeks

mm

Arktika ostsillatsioon

NCEP, 26%

Korrelatsioon AO ja NAO indeksi vahel talvel, XII-III (r = 0,89)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-3 -2 -1 1 2 3 4

AO index

NA

O in

dex

AO positiivne ja negatiivne faas

Muutused stratosfääris (IPCC 2007. aasta aruandest)

• Osooni kontsentratsiooni vähenemine suurtel laiustel

• Õhutemperatuuri langus stratosfääris 0,3-0,5°C kümnendi kohta (1979-2004)

• Tropopausi tõusmine ca 200 m (1979-2001)• Õhutemperatuuri gradiendi suurenemine

ekvaatori ja polaaralade vahel• Polaarse õhupöörise ehk läänevoolu

tugevnemine

Troposfääri soojenemine ja stratosfääri jahenemine

Stratosfääri mõju troposfäärile

• Tugev polaarne õhupööris (läänevool) stratosfääris mõjutab sedasama ka troposfääris

• Tsirkumpolaarse läänevoolu intensiivsust väljendab Arktika ostsillatsiooni (AO) indeks

• Läänevoolu tugevnemine põhjapoolkera parasvöötmes

• Tormide tee nihkumine põhja poole 180 km võrra Põhja-Atlandil talvel (I, II, III)

Aasta keskmine õhutemperatuur Tartus tõusnud 1,3°C (1866-2009)

2

3

4

5

6

7

8

1866 1876 1886 1896 1906 1916 1926 1936 1946 1956 1966 1976 1986 1996 2006

t°C

Talve õhutemperatuur Tartus tõusnud 1,7°C (1866/67-2009/10)

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

1867 1877 1887 1897 1907 1917 1927 1937 1947 1957 1967 1977 1987 1997 2007

t°C

Kevade õhutemperatuur Tartus tõusnud 2,0°C (1866-2010)

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1866 1876 1886 1896 1906 1916 1926 1936 1946 1956 1966 1976 1986 1996 2006

t°C

Suve õhutemperatuur Tartus tõusnud 0,4°C (1866-2010)

13

14

15

16

17

18

19

1866 1876 1886 1896 1906 1916 1926 1936 1946 1956 1966 1976 1986 1996 2006

t°C

Sügise õhutemperatuur Tartus tõusnud 0,9°C (1866-2010)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1866 1876 1886 1896 1906 1916 1926 1936 1946 1956 1966 1976 1986 1996 2006

t°C

Aastase tuuleroosi muutus trendi järgi 1966. ja 2008 a. Vilsandis

0

5

10

15

20

251

2

3

4

5

6

7

8

1966

2008

Kevade tuuleroosi muutus trendi järgi 1966. ja 2008 a. Vilsandis

0

5

10

15

20N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

1966

2008

Suve tuuleroosi muutus trendi järgi 1966. ja 2008 a. Vilsandis

0

5

10

15

20

25

30N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

1966

2008

Sügise tuuleroosi muutus trendi järgi 1966. ja 2008 a. Vilsandis

0

5

10

15

20

25N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

1966

2008

Talve tuuleroosi muutus trendi järgi 1966/67 ja 2007/08 Vilsandis

0

5

10

15

20

25N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

1967

2008

Talve tuuleroosi muutus trendi järgi 1966/67 ja 2007/08 Jõhvis

0

5

10

15

20

25

30N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

1967

2008

Talve (XII-III) sademed Tartus

0

50

100

150

200

250

300

1966 1969 1972 1975 1978 1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008

mm

Kliima muutumiste olemus Eestis

• Minevikus (pärastjääajal) toimunud Eesti kliima muutused on peamiselt toimunud kliima kontinentaalsuse näitajate kõikumises

• Soojadel aegadel on Atlandi ookeani mõju olnud tugev, külmadel aegadel aga nõrk

• Kliima soojenedes on Eesti kliima sarnanenud lääne- ja edelapoolsemate alade kliimaga (Lõuna-Rootsi, Taani), külmematel aegadel aga ida- ja kirdepoolsemate alade kliimaga (Põhja-Venemaa)

Kliima muutumise põhjus

Tsüklonaalse tegevuse aktiviseerumine külmal poolaastal

on põhjustatud muutustest atmosfääri tsirkulatsioonis. Tugevnenud on tsonaalne

tsirkulatsioon ehk läänevool, mis kannab sooja ja niisket õhku

Atlandi ookeani kohalt kaugele Euraasia mandri siseossa.

Prognoos

• NAO indeks määrab suuresti ära talvise ilma iseloomu

• Viimase kümnekonna aasta jooksul on NAO indeksile omane kahanemise tendents (on muutunud rohkem negatiivseks)

• Järgnevatel aastatel on oodata NAO negatiivse faasi domineerimist, mis tähendab Atlandi mõju vähesust, pigem keskmisest külmemat kui soojemat talve