1. 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 detsembril 2010

2. 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

3. 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.

4. 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

5. 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 – päevaga läänest itta liikuvad saju- ja põua-alad

7. ENSO indeksi aegrida

8. 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

9. 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

12. La Niña, detsember 1998
Keskmine, detsember 1993
El Niño, detsember 1997

14. 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)

17. 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

18. 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)

19. Põhja-Atlandi ostsillatsioonid (NAO)
Vastandmärgilised õhurõhu kõikumised Assoori maksimumi ja Islandi miinimumi vahel.
Määravad ära läänevoolu tugevuse Atlandi ookeani põhjaosast Euroopa mandrialale

22. NAO positiivne ja negatiivne faas

23. NAO indeks talvel

24. Mõõdetud NAO indeks 8. augustist 5
Mõõdetud NAO indeks 8. augustist 5. detsembrini 2010 ja kümne päeva prognoos (punane)

25. Korrelatsioon NAO indeksi ja Tartu õhutemperatuuri vahel

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

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

29. 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%

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

31. AO positiivne ja negatiivne faas

32. Muutused stratosfääris (IPCC 2007. aasta aruandest)
Osooni kontsentratsiooni vähenemine suurtel laiustel
Õhutemperatuuri langus stratosfääris 0,3-0,5°C kümnendi kohta ( )
Tropopausi tõusmine ca 200 m ( )
Õhutemperatuuri gradiendi suurenemine ekvaatori ja polaaralade vahel
Polaarse õhupöörise ehk läänevoolu tugevnemine

34. Troposfääri soojenemine ja stratosfääri jahenemine

35. 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)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

47. Talve (XII-III) sademed Tartus

48. 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)

49. 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.

50. 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