Jaak Jaagus Tartu ülikooli geograafia osakond 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 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 Mõõdetud NAO indeks 8. augustist 5. detsembrini 2010 ja kümne päeva prognoos (punane)

Korrelatsioon NAO indeksi ja Tartu õhutemperatuuri vahel

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

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

Arktika ostsillatsioon -berühmten Papier „Deterministic non-periodic flow“: wie die grosskaligen Bewegungsmuster in der Atmosphäre zu chaotischem Verhalten führen können -Schmetterlingseffekt (unendl. lange Trajektorie im Phasenraum->Lorenzattraktor): zu jedem Zeitpkt (durch partielle Differentialgleichungen) kann Tendenz des Systems berechnet werden, doch System verliert nach kurzer Zeit Vorhersagbarkeit (Kleinste Untersch. in Anf.bed.-> nach kurzer Zeit völlig unterschiedliche Zustände), Skalierung des Endzustandes als Funktionen der Anfangszustände ist nicht mehr möglich NCEP, 26%

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

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)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Talve (XII-III) sademed Tartus

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