Zima brez primere: močan El Niño, zahodna QBO in negativna PDO

Vsako jesen meteorologi iščemo v arhivih zime, ki so se začele podobno kot letošnja. Tako imenovani analogi niso napoved, so pa dragocen opomnik, kaj se je v podobnih okoliščinah že zgodilo. Letos je to iskanje nenavadno zahtevno. Tri velika gibala zimske cirkulacije, ki jih običajno spremljamo, so se postavila v kombinacijo, kakršne v zanesljivih podatkih od leta 1870 ne najdemo.

Tri gibala hkrati

Tihi ocean nad ekvatorjem se segreva hitro. Indeks ONI je za obdobje julij–september dosegel +2,16 °C, kar je že raven močnega El Niña, tedenska anomalija v območju Niño3.4 pa je sredi oktobra znašala okoli +3,3 °C. Hkrati je kvazi-dvoletna oscilacija (QBO), torej izmenjevanje vzhodnih in zahodnih vetrov v ekvatorialni stratosferi, prešla v zahodno fazo. Po podatkih NOAA CPC je bil septembrski zonalni veter na 30 hPa +12,9 m/s, na 50 hPa pa +4,2 m/s, niz KIT (nadaljevanje berlinske serije FU) kaže še izrazitejših +17,6 oziroma +13,4 m/s. Tretji dejavnik je pacifiška dekadna oscilacija (PDO), ki je močno negativna: julija −2,16, avgusta −1,89 in septembra −1,55.

Težava je v tem, da se te tri stvari praviloma ne pojavljajo skupaj. Močan El Niño se v zgodovini skoraj vedno pojavi ob pozitivni ali vsaj nevtralni PDO, saj topla voda v vzhodnem Pacifiku sama po sebi potiska PDO navzgor. Letos pa severni Pacifik vztraja v hladnem vzorcu, ki ga poznamo iz zadnjih let.

Kaj pravi zgodovina po letu 1950

Od leta 1950 je bilo petnajst zim, v katerih je ONI med jesenjo in začetkom zime (od septembra do januarja) dosegel vsaj 1,0. Nobena ni hkrati imela močnega El Niña, zahodne QBO in negativne PDO. Najbližja je zima 1982/83. Takrat je bil El Niño enako močan (vrh ONI 2,14), QBO je bila zahodna na 30 hPa, na 50 hPa pa je jeseni prehajala iz vzhodne v zahodno fazo, torej v podobni fazi kot zdaj, PDO pa je bila nevtralna (+0,02). Zima je minila brez večjega nenadnega stratosferskega segrevanja, NAO je bil izrazito pozitiven (zimsko povprečje +2,07), Ljubljana pa je imela zimo blizu povprečja, 0,5 °C hladnejšo od povprečja 1991–2020.

Drugi delni analog je zima 2023/24, edina z močnim El Niñom in izrazito negativno PDO (−2,34). QBO je bila takrat vzhodna, stratosfera pa je doživela dve motnji polarnega vrtinca. Kljub temu je NAO ostal pozitiven (+1,20), v Ljubljani pa smo imeli drugo najtoplejšo zimo v nizu od leta 1851, 2,6 °C nad povprečjem. Zima 2009/10 je imela rahlo negativno PDO in zmernejši El Niño, a obrnjeno strukturo QBO. Takrat je bil NAO izrazito negativen (−3,34, najnižja vrednost med vsemi močnimi El Niño zimami), zima pa je bila v Ljubljani 1,2 °C hladnejša od povprečja. Močni El Niñi z zahodno QBO in pozitivno PDO, 1997/98 in 2015/16, sta prinesla mili zimi brez večjih stratosferskih motenj.

Pogled v devetnajsto stoletje

Ker po letu 1950 primera nismo našli, smo preverili še obdobje 1870–1950. Uporabili smo dolgi niz temperature morja Niño3.4 (HadISST), indeks PDO iz ERSST v5, postajni indeks NAO univerze East Anglia in mesečni temperaturni niz Ljubljane od leta 1851 (ARSO, arhiv Polarni vrtinec). Med osmimi močnimi El Niño zimami tega obdobja niti ena ni imela negativne jesenske PDO. Najmočnejša med njimi, zima 1877/78, je po moči El Niña primerljiva z današnjo, PDO je bila nevtralna, NAO izrazito pozitiven, Ljubljana pa je imela kljub temu hladnejšo zimo od tedanjega povprečja, s povprečno temperaturo −2,2 °C, kar je približno 0,8 °C pod 31-letnim drsečim povprečjem. Neposrednih meritev vetra v ekvatorialni stratosferi ni pred letom 1953. Rekonstrukcija QBO (Brönnimann in sod., 2007) za obdobje pred letom 1908 ne temelji na meritvah, ampak zgolj ponavlja idealiziran cikel s stalno dolžino 28 mesecev, zato faze QBO za zimo 1877/78 v resnici ne poznamo, četudi rekonstruirani niz zanjo kaže zahodno fazo. Od leta 1908 do 1953 rekonstrukcijo podpirajo redke meritve s pilotnimi baloni in zračni tlak v Džakarti, faza pa je lahko zamaknjena za tri do štiri mesece. Zima 1877/78 je zato analog za ENSO in NAO, ne pa za celotno letošnjo kombinacijo.

Če med močnimi zimami El Niña poiščemo tiste z zahodno fazo QBO jeseni in pozimi na 30 in 50 hPa, ostanejo zanesljivo le zima 1982/83 ter z negotovostjo 1918/19 in 1925/26. Izid v Ljubljani je bil pri njih različen, od izrazito mile zime 1918/19 do nekoliko hladnejše od tedanjega povprečja 1925/26, nobena od njih pa ni imela tudi negativnega PDO. Kombinacije, kakršna je letos, v zanesljivih podatkih torej ni.

Vzorec iz daljšega obdobja je vseeno poučen. Pri večini močnih El Niño zim je bil NAO pozitiven, temperatura v Ljubljani pa je bila pogosteje nad kot pod dolgoletnim povprečjem. Izrazito hladne zime, na primer 1940/41 ali 2009/10, so bile povezane z negativnim NAO in praviloma z drugačnim razvojem v stratosferi.

Atlantik v topli fazi

Poleg Pacifika smo pogledali še severni Atlantik. Atlantska multidekadna oscilacija (AMO) opisuje dolgoročno nihanje temperature površja morja v severnem Atlantiku med ekvatorjem in 70. vzporednikom. Uradni niz NOAA PSL (iz podatkov Kaplan SST) se zaenkrat konča januarja 2023, zato smo indeks izračunali sami iz podatkov ERSST v5 na enak način: povprečje območja od ekvatorja do 70° severne širine in od 80° zahodne dolžine do začetnega poldnevnika, odklon od obdobja 1951–2000 in odstranjen linearni trend od leta 1870. Tako izračunan niz se z uradnim ujema s korelacijo 0,95. AMO je bila julija 2026 +0,58 °C, avgusta +0,82 °C in septembra +0,84 °C, povprečje julij–september pa znaša +0,75 °C. Atlantik je torej v izrazito topli fazi. V nizu od leta 1870 je bilo to poletno povprečje višje le v letih 2023, 2024 in 1878. Ker linearni trend ne odstrani v celoti pospešenega ogrevanja zadnjih desetletij, je del te vrednosti verjetno posledica podnebnih sprememb in ne le naravnega nihanja.

Strokovna literatura povezuje toplo fazo AMO z nekoliko pogostejšim negativnim NAO v zimskem času in s tem z več priložnostmi za vdore hladnega zraka v Evropo. Ta povezava je statistično šibka, odvisna od obdobja in metode ter se izraziteje kaže v večdesetletnih povprečjih kot v posamezni zimi. V močnih El Niño zimah od leta 1870 je ne zaznamo. Korelacija med poletno AMO in zimskim NAO v teh šestnajstih zimah je le −0,09, kar je praktično nič. Zime s pozitivno AMO so imele v povprečju sicer nekoliko šibkejši NAO in malo hladnejšo Ljubljano kot zime z negativno AMO, vendar razliko ustvari nekaj posameznih hladnih zim, predvsem 1940/41 in 2009/10, ki sta imeli zmerno pozitivno AMO. Povezava med AMO in temperaturo zime v Ljubljani je prav tako zanemarljiva (korelacija −0,11). Najbolj topel Atlantik med analogi sta imeli zimi 1877/78 (+0,70) in 2023/24 (+1,03), obe pa sta prinesli izrazito pozitiven NAO. Zimi 1982/83 in 1997/98 sta potekali ob hladnejšem Atlantiku (−0,42 oziroma −0,04), 2009/10 in 2015/16 pa ob rahlo toplem (+0,17 oziroma +0,20). Topel Atlantik je zato letos dodaten, a šibek dejavnik, ki se nagiba v smer hladnejše zime, sam po sebi pa ne odtehta vpliva močnega El Niña in zahodne QBO.

Neznanka na začetku novembra

Polarni vrtinec že na začetku sezone kaže, da ne bo miroval. Ansambel ECMWF ENS pri 20 od 50 članov kaže obrat vetra na 10 hPa, verjetnost nenadnega stratosferskega segrevanja pa po ECMWF med 5. in 9. novembrom ocenjujemo na približno 20 odstotkov, po GEFS nekoliko manj. Tako zgodnja motnja bi bila redka in bi lahko precej spremenila začetek zime, saj zahodna QBO in močan El Niño delujeta v nasprotnih smereh: prva vrtinec krepi, drugi ga pogosto slabi. Več o tem smo pisali v članku Polarni vrtinec pred preizkusom.

Kaj lahko pričakujemo

Zgodovina se nagiba k mili ali normalni zimi s pretežno pozitivnim NAO, kar za Slovenijo pomeni pogostejše zahodne in jugozahodne tokove, manj dolgotrajnega mraza in sneg predvsem v višjih legah. Najbližja analoga, 1982/83 in 2023/24, kažeta prav to. Vendar je treba poudariti, da je letošnja kombinacija brez primere in da imamo le peščico delnih analogov. Močno negativna PDO je dejavnik, katerega vpliva v kombinaciji z močnim El Niñom preprosto ne poznamo, morebitna zgodnja motnja polarnega vrtinca pa lahko karte premeša že v prvi polovici novembra. Negotovost je zato letos večja kot običajno in razvoj bomo sproti spremljali.

Viri: NOAA CPC (ONI, QBO), NCEI ERSST v5 PDO, CRU NAO (Jones), FU Berlin/KIT QBO, NOAA PSL Niño3.4 (HadISST), NOAA NCEI ERSST v5 in NOAA PSL AMO (Kaplan SST), Brönnimann in sod. (2007, 2016), rekonstrukcija QBO prek KNMI Climate Explorer, ARSO in arhiv Polarni vrtinec (Ljubljana).