Abstrak
Terjadinya gelombang dingin di berbagai wilayah Amerika Utara sebelumnya telah dikaitkan dengan angin ekstrem di Eropa Barat. Yang disebut gelombang ekstrem pan-Atlantik ini tentu saja dimediasi oleh sirkulasi Atlantik Utara. Diketahui bahwa lintasan badai Atlantik memodulasi kejadian badai angin Eropa, tetapi tidak jelas apakah gelombang dingin Amerika secara langsung memengaruhi lintasan badai, atau apakah kemunculan gelombang ekstrem secara tidak langsung—akibat pendorong skala besar yang umum. Dalam studi ini, gelombang dingin di Amerika Utara bagian tengah dan Kanada timur laut dikelompokkan sehubungan dengan evolusi sirkulasi skala besar di Atlantik Utara. Kontribusi langsung gelombang dingin terhadap angin ekstrem Eropa kemudian dipastikan menggunakan analog sirkulasi, sehingga berbagai keadaan lintasan badai Atlantik Utara dapat dibandingkan selama berhari-hari dengan dan tanpa gelombang dingin. Konsisten dengan penelitian sebelumnya, dua jalur utama muncul dari analisis, yang disebut “zonal” dan “bergelombang” untuk penyederhanaan. Untuk jalur bergelombang, kejadian musim dingin di Amerika Utara secara langsung dikaitkan dengan angin ekstrem Eropa yang lebih sering terjadi daripada yang diperkirakan dari aliran Euro-Atlantik, sebagai akibat dari rangkaian gelombang Rossby. Untuk jalur lainnya, pendorong umum variabilitas lintasan badai yang terkait dengan sirkulasi Atlantik yang tidak normal cukup untuk menjelaskan angin ekstrem yang lebih sering terjadi di seluruh Eropa, tanpa atau sedikit kontribusi yang dapat dipastikan dari musim dingin. Analisis ini mengklarifikasi bahwa kausalitas ekstrem pan-Atlantik di musim dingin bergantung pada aliran—baik langsung maupun tidak langsung, tergantung pada jalur dinamis yang aktif.
Poin-poin Utama
- Ekstrem pan-Atlantik yang terbentuk secara spasial bergantung pada aliran, suatu masalah yang dapat diatasi dengan menggunakan analogi sirkulasi
- Mayoritas ekstrem gabungan pan-Atlantik dapat dijelaskan oleh pengaruh sirkulasi Atlantik Utara dan/atau stratosfer bersama
- Gelombang Rossby yang kuat dari arah barat merupakan pengecualian, yang secara kausal menghubungkan palung Amerika Utara yang dalam dengan angin ekstrem di Eropa di kemudian hari.
Ringkasan Bahasa Sederhana
Cuaca ekstrem dingin di Amerika Utara dan angin ekstrem di Eropa cenderung terjadi bersamaan; berkat pola sirkulasi skala besar tertentu di Atlantik Utara. Namun, pola seperti itu pada prinsipnya dapat mendukung terjadinya cuaca ekstrem Eropa bahkan saat tidak ada musim dingin di Amerika Utara. Pertanyaannya kemudian adalah seberapa besar terjadinya cuaca ekstrem dingin berkontribusi terhadap angin ekstrem di Eropa. Untuk menjawab pertanyaan ini, kami mengembangkan metode baru untuk mengisolasi pola sirkulasi yang mendukung terjadinya cuaca ekstrem musim dingin di berbagai wilayah Amerika Utara dan Eropa. Setelah mendefinisikan peristiwa tersebut, kami mencari hari-hari ketika aliran di Atlantik Utara menyerupai pola tersebut tetapi tidak melibatkan adanya musim dingin di hulu. Kepentingan relatif terjadinya musim dingin untuk cuaca ekstrem Eropa kemudian ditentukan sehubungan dengan “hari-hari analog” tersebut, yang memberikan patokan. Hasilnya bervariasi untuk berbagai pola dan wilayah, tetapi efek musim dingin pada cuaca ekstrem Eropa menjadi terlihat jika sirkulasi anomali dari sektor Pasifik Utara terlibat dalam dinamikanya. Dengan memanfaatkan kekuatan analog sirkulasi, pendekatan ini dapat membantu memastikan apakah dan bagaimana kondisi ekstrem di hulu dapat secara sistematis memengaruhi kondisi ekstrem di hilir.
1 Pendahuluan
Berbagai peristiwa cuaca ekstrem sering kali terjadi bersamaan di wilayah yang berjauhan secara geografis. Jika kejadian bersamaan ini merupakan hasil dari mekanisme fisik kausal, bukan sekadar peluang, maka berbagai peristiwa ekstrem yang berbeda dapat dianggap sebagai bagian dari satu peristiwa ekstrem “yang saling berkaitan secara spasial” (Zscheischler et al., 2020 ). Jenis peristiwa gabungan ini dapat menyebabkan dampak yang lebih besar daripada jumlah dampak dari berbagai ekstrem jika terjadi secara terpisah. Ekstrem yang saling berkaitan secara spasial dapat membuat pelaku keuangan dan publik mengalami kerugian yang sangat berkorelasi ketika aset dan properti rusak di beberapa wilayah dalam waktu singkat (Gagliardi et al., 2022 ; Mills, 2005 ) yang mengancam, misalnya, hasil panen global (misalnya, Kornhuber et al., 2023 ).
Meskipun ada ekspektasi dampak yang lebih tinggi dari kejadian gabungan dalam iklim masa depan (misalnya, Ridder et al., 2022 ), menentukan mekanisme fisik yang menghubungkan ekstrem yang terpisah merupakan tantangan. Dari sudut pandang yang murni dinamis, sistem cuaca yang berbeda dapat dihubungkan melalui perambatan gelombang Rossby, dilengkapi dengan aksi umpan balik aliran rata-rata/eddy (misalnya, Drouard et al., 2015 ; Rivière & Drouard, 2015 ). Lebih jauh lagi, penggabungan spasial dari ekstrem yang berbeda mungkin bergantung pada aliran, dalam arti bahwa pola variabilitas aliran submusiman yang diketahui (seperti yang terkait dengan keadaan pusaran kutub stratosfer, misalnya, Domeisen & Butler, 2020 ; Finke et al., 2023 ; Jiménez-Esteve & Domeisen, 2020 ) dapat memodulasi kejadiannya. Interaksi yang kompleks tersebut menghasilkan beberapa “jalur” koneksi antara kondisi ekstrem, yang terkait dengan mekanisme yang berbeda dan relevan pada waktu yang berbeda (misalnya, Köhler et al., 2023 ; Riboldi et al., 2023 ). Makalah ini menyelidiki ketergantungan aliran dan mekanisme fisik dari kondisi ekstrem dingin dan berangin di seluruh Atlantik, jenis kondisi ekstrem yang terjadi secara bersamaan yang menampilkan musim dingin yang terjadi bersamaan di Amerika Utara dan badai angin di Eropa selama musim dingin boreal.
Bahasa Indonesia: Setelah musim dingin 2013/14, yang menampilkan dingin ekstrem di Amerika Utara bagian timur dan pada saat yang sama menjadi salah satu musim dingin terbadai yang pernah tercatat di Kepulauan Inggris (Huntingford et al., 2014 ; Kendon & McCarthy, 2015 ; Knight et al., 2017 ), Messori et al. ( 2016 ) mengukur kookurensi sistematis dari musim dingin Amerika Utara dan musim basah dan berangin ekstrem di Eropa, sebuah hasil yang dikonfirmasi oleh studi-studi terkini lainnya (De Luca et al., 2020 ; Leeding et al., 2023b ; Messori & Faranda, 2023 ). Anomali sirkulasi hilir yang terkait dengan musim dingin Amerika Utara muncul baik dalam aliran skala besar maupun pada skala sinoptik, dan memengaruhi intensitas dan lintasan siklon ekstratropis di Eropa dan Atlantik Utara (Leeding et al., 2023a ).
Namun, gelombang dingin Amerika Utara dapat disebabkan oleh beberapa sirkulasi skala besar yang berbeda, dengan dampak yang berbeda di Eropa. Dua jalur utama yang menghubungkan gelombang dingin Amerika Utara dengan angin ekstrem Eropa telah diidentifikasi secara heuristik oleh Riboldi et al. ( 2023 ): satu di mana perambatan rangkaian gelombang Rossby dari Pasifik Utara ke Atlantik Utara menyebabkan intensifikasi aliran jet tingkat atas dan dampak angin di Kepulauan Inggris dan yang kedua melibatkan antisiklon tingkat atas di Greenland yang terkait dengan perpindahan ke arah ekuator aliran jet yang digerakkan oleh pusaran Atlantik Utara, sehingga menyebabkan angin ekstrem di Semenanjung Iberia bahkan sebelum terjadinya gelombang dingin. Namun, dalam Riboldi et al. ( 2023 ), jalur didasarkan pada subdivisi sederhana gelombang dingin di wilayah yang lebih kecil di Amerika Utara, dan jumlah gelombang dingin di setiap jalur ditentukan secara ad hoc menggunakan tersil anomali fluks aktivitas gelombang (WAF) di wilayah gelombang dingin. Dalam studi ini, kami bermaksud mengidentifikasi jalur-jalur yang menggerakkan cuaca dingin dan berangin ekstrem di seluruh Atlantik secara lebih sistematis, yang memungkinkan generalisasi pendekatan kami terhadap berbagai kondisi ekstrem gabungan di masa mendatang.
Pertimbangan jalur-jalur ini menimbulkan pertanyaan apakah ekstrem pan-Atlantik hanyalah hasil dari aliran Atlantik Utara skala besar yang mendukung baik musim dingin di hulu maupun musim berangin ekstrem di hilir, atau apakah sirkulasi unik yang terkait dengan musim dingin mengarahkan sirkulasi hilir secara langsung. Untuk membedakan kedua kasus ini, kita dapat mencari anomali atmosfer signifikan yang sesuai dengan musim dingin, relatif terhadap keadaan spesifik Atlantik Utara , daripada terhadap klimatologi keseluruhan. Untuk melakukan operasi ini, kami meminjam dari ilmu atribusi kejadian ekstrem pendekatan analog aliran skala besar (misalnya, Faranda et al., 2022 , 2023 ; Ginesta et al., 2023 ; Jézéquel et al., 2018 ). Kami menggunakan analog ini untuk mengurai kontribusi pola sirkulasi terkait musim dingin terhadap angin ekstrem di Eropa, memisahkannya dari efek keadaan bersamaan dari jalur badai Atlantik Utara. Analog aliran skala besar telah terbukti berguna dalam mempelajari dinamika kejadian ekstrem: dua contohnya adalah studi oleh Pohorsky et al. ( 2019 ), yang mengisolasi dari variabilitas ekstratropis dampak siklon tropis Atlantik Utara yang berulang terhadap kejadian presipitasi ekstrem Eropa di hilir dan studi oleh Lucarini et al. ( 2023 ), yang menggunakan analog aliran untuk mempelajari kekhasan gelombang panas Amerika Utara Bagian Barat tahun 2021.
Kami menjelaskan data dan metode analisis yang digunakan pada Bagian 2 , diikuti dengan deskripsi jalur cuaca dingin yang kami identifikasi pada Bagian 3 dan hubungannya dengan sirkulasi skala besar dan angin ekstrem di Eropa pada Bagian 4. Pembahasan dan kesimpulan disajikan pada Bagian 5 .
2 Data dan Metode
Seluruh analisis didasarkan pada set data analisis ulang ERA5 (Hersbach et al., 2020 ) oleh Pusat Prakiraan Cuaca Jangka Menengah Eropa, dengan resolusi spasial 0,5°
0,5° dan resolusi temporal 1 hari. Meskipun ERA5 telah diperpanjang hingga tahun 1940, analisis ulang menunjukkan statistik rezim yang berbeda sebelum era satelit (Dorrington, 2021 ), sehingga kami menghindari masalah ini dengan hanya menggunakan data antara November 1979 dan Maret 2021. Nilai rata-rata harian diperoleh dari rata-rata empat langkah waktu 6 jam (00, 06, 12, 18UTC).
2.1 Definisi Mantra Dingin
2.2 Pengelompokan Jalur
Kami menguraikan di sini pendekatan untuk mengklasifikasikan gelombang dingin Amerika Utara, dimulai dari evolusi sirkulasi Atlantik Utara dan dari keberadaan rangkaian gelombang Rossby di Amerika Utara pada hari-hari sebelum dan sesudah gelombang dingin itu sendiri. Keadaan sirkulasi Atlantik Utara dan keberadaan rangkaian gelombang Rossby dibahas oleh Riboldi et al. ( 2023 ) sebagai faktor pembeda untuk memisahkan ekstrem dingin dan berangin pan-Atlantik dalam “jalur” yang berbeda, dan dengan demikian memberikan penjelasan fisik terhadap kemunculan statistik bersama antara ekstrem yang dibahas oleh Messori et al. ( 2016 ) dan Leeding et al. ( 2023b ).
Sirkulasi di atas sektor Euro-Atlantik dapat dijelaskan secara ringkas oleh tiga pola rezim geopotensial-jet, yang didefinisikan seperti dalam Dorrington et al. ( 2022 ); pola-pola tersebut digunakan untuk membangun tiga indeks rezim cuaca berkelanjutan, mengikuti pendekatan yang diperkenalkan oleh Michel et al. ( 2012 ). Rezim-rezim ini menangkap aliran antisiklon yang dominan di atas Atlantik: pola pemblokiran Greenland/NAO-, Atlantic Ridge (AR), dan pemblokiran Eropa (BLK), yang ditunjukkan pada Gambar S1 dalam Informasi Pendukung S1 . Indeks rezim yang distandarisasi mengukur aktivitas setiap rezim pada hari tertentu, dengan nilai indeks negatif yang sesuai dengan antipola yang didominasi siklon: keadaan NAO+, palung Atlantik, dan palung Eropa. Dengan demikian, ketiga indeks ini memberikan ringkasan singkat dari variabilitas aliran Euro-Atlantik. Perambatan kelompok gelombang Rossby kuasi-stasioner didiagnosis menggunakan diagnostik WAF oleh Takaya dan Nakamura ( 1997 ), yang dihitung pada beberapa tingkat vertikal (lihat Teks S1 dalam Informasi Pendukung S1 untuk detail lebih lanjut). Indeks WAF skalar yang mewakili perambatan gelombang Rossby di Amerika Utara diperoleh dengan merata-ratakan besarnya WAF horizontal pada 250 hPa di wilayah CNA.
2.3 Indeks Dinamis
2.4 Definisi Analog Aliran dan Signifikansi Analog
Sepanjang makalah kami, kami menghitung signifikansi statistik penyimpangan dari klimatologi dengan pengambilan sampel ulang acak (1.000 kali dengan pengulangan), membuat rangkaian waktu mantra dingin sintetis, dan menggunakannya untuk menghasilkan komposit nol terkait. Namun, mantra dingin Amerika Utara cenderung terjadi selama rezim aliran yang sudah anomali (misalnya, Lee et al., 2019 ; Lee et al., 2023 ; Millin et al., 2022 ) yang bahkan tanpa mantra dingin mungkin kondusif untuk ekstrem Eropa yang lebih luas daripada klimatologi. Lebih jauh lagi, ketika membagi mantra dingin menjadi jalur, penyimpangan signifikan dari klimatologi mungkin tidak selalu terkait dengan terjadinya mantra dingin, tetapi bisa jadi hanya merupakan artefak dari proses pengelompokan. Misalnya, saat kami menggunakan evolusi indeks rezim NAO untuk menentukan klaster kami, setiap fase NAO yang disukai dalam satu jalur atau lainnya tidak dapat dikaitkan secara kausal dengan mantra dingin. Alasan serupa berlaku untuk indeks stratosfer, yang berkorelasi dengan NAO.
Kami mengatasi masalah tersebut melalui penggunaan analog aliran, yang diperoleh mengikuti pendekatan yang dirinci dalam Krouma et al. ( 2022 ). Pertama, anomali tinggi geopotensial rata-rata harian 250-hPa di
di atas wilayah Atlantik Utara [80
W-40 (Bahasa Indonesia)
E, 30
N-90
[N] dihitung untuk setiap periode dingin di jalur dan wilayah tertentu. Analog kemudian dicari di antara medan anomali ketinggian 250-hPa harian selama bulan-bulan musim dingin yang diperpanjang (NDJFM) antara tahun 1979 dan 2021, tidak termasuk hari-hari dalam 15 hari periode dingin. Untuk setiap jalur dan wilayah, maka, 25 hari yang memiliki kesalahan RMS terkecil sehubungan dengan komposit Atlantik Utara yang sesuai diambil sebagai analog aliran. Untuk lebih menghindari korelasi temporal dan memastikan analog tersebar di seluruh periode waktu yang dipertimbangkan, hari-hari analog tidak boleh berasal dari musim dingin yang diperpanjang yang sama dengan tanggal periode dingin. Pendekatan ini memungkinkan kita untuk fokus pada peran jalur badai Atlantik Utara dalam menimbulkan angin ekstrem Eropa, karena level 250-hPa umumnya digunakan untuk mendiagnosis aktivitas jalur badai, sambil memastikan bahwa pengaruh periode dingin diminimalkan.
Setelah mendefinisikan analog aliran, kami kemudian menguji apakah anomali yang terkait dengan musim dingin berbeda secara statistik dari anomali yang terkait dengan analog aliran, menggunakan uji t . Perbedaan signifikan antara komposit musim dingin dan komposit analog aliran mungkin menunjukkan hubungan langsung dengan musim dingin itu sendiri, dan merupakan hal yang paling dekat yang dapat kami lakukan untuk mengidentifikasi hubungan kausal dalam studi observasional murni ini. Untuk membedakan dengan jelas dua uji signifikansi komplementer yang kami gunakan, kami akan merujuk pada uji signifikansi biasa sehubungan dengan klimatologi sebagai signifikansi, dan yang dinilai sehubungan dengan analog aliran sebagai signifikansi analog. Untuk kejelasan, tiga kasus signifikansi adalah sebagai berikut:
Signifikan tetapi tidak signifikan secara analog . Meskipun fitur tersebut (misalnya, terjadinya angin ekstrem di wilayah tertentu) bersifat anomali sehubungan dengan klimatologi, terjadinya gelombang dingin tidak secara langsung berkontribusi terhadapnya. Anomali tersebut kemudian dijelaskan oleh pola sirkulasi latar belakang di Atlantik Utara yang secara tidak langsung menyebabkan fitur anomali dan gelombang dingin (yaitu, bertindak sebagai faktor pengganggu).
Analog signifikan tetapi tidak signifikan . Pengaruh cuaca dingin dan sirkulasi latar belakang pada fitur tersebut berlawanan, yang menyebabkan anomali yang tidak berada di luar rentang variabilitas klimatologis.
Baik signifikan maupun signifikan analog . Fitur tersebut secara langsung dipengaruhi oleh sirkulasi skala besar yang secara khusus terkait dengan musim dingin, yang mengubah evolusi sirkulasi latar belakang Atlantik Utara yang diharapkan dari analog.
3 Karakterisasi Jalur Ekstrem Dingin dan Berangin Pan-Atlantik Berdasarkan Pengelompokan dan Analogi
3.1 Jalur Berkelompok
Analisis klaster digunakan untuk mengidentifikasi jalur utama untuk cuaca dingin dan angin ekstrem di seluruh Atlantik di dua wilayah CNA dan NEC yang dipertimbangkan. Di kedua wilayah tersebut, gelombang dingin terbagi menjadi jalur “Zonal” dan “Bergelombang”, sebuah heuristik bermanfaat yang akan kami pertahankan di seluruh makalah ini. Pengelompokan menghasilkan atribusi 23 gelombang dingin ke CNA-Zonal, 35 ke CNA-Bergelombang, 25 ke NEC-Zonal, dan 16 ke NEC-Bergelombang. Angka yang berbeda menunjukkan bahwa jalur tersebut tidak terjadi dengan frekuensi yang sama, tetapi CNA-Zonal dan NEC-Bergelombang sekitar 50% lebih jarang terjadi daripada, masing-masing, CNA-Bergelombang dan NEC-Zonal.
Jalur CNA-Zonal dicirikan oleh aliran jet Atlantik Utara yang bergeser ke arah ekuator, sementara anomali geopotensial positif ditemukan pada lintang yang lebih tinggi (Gambar 2a ). Jalur CNA-Wavy, di sisi lain, menampilkan rangkaian gelombang Rossby yang menjalar melintasi Amerika Utara, mulai dari punggung bukit di atas Alaska hingga palung di atas AS Timur Laut dan punggung bukit lain di atas Atlantik Utara bagian tengah (Gambar 2b ). Dua jalur CNA menunjukkan korespondensi yang jelas dengan yang dijelaskan dalam Riboldi et al. ( 2023 ): CNA-Zonal, dengan gradien ketinggian geopotensial yang melemah di atas Atlantik Utara, sesuai dengan jalur dipol Euro-Atlantiknya, sementara CNA-Wavy, dengan anomali WAF barat yang menonjol, cocok dengan jalur rangkaian gelombang Rossbynya. Kemunculan bersamaan peristiwa angin ekstrem di Eropa—di ujung utara Semenanjung Iberia sebelum musim dingin CNA-Zonal dan di Eropa utara sebelum dan setelah musim dingin CNA-Wavy—juga cocok dengan gabungan yang dibuat oleh Riboldi et al. ( 2023 ), seperti yang ditunjukkan pada Gambar S4 dalam Informasi Pendukung S1 .
Mantra dingin NEC-Zonal menunjukkan pola rendah Arktik yang jelas dengan aliran utara di atas Kanada Timur, dan gradien geopotensial yang lebih curam di atas lokasi jet Atlantik barat, yang memperkuatnya (Gambar 3a ). Sebaliknya, rezim NEC-Wavy menunjukkan anomali fungsi aliran yang relatif kecil, dengan aliran jet berorientasi meridional yang terkait dengan rangkaian gelombang lintang tinggi di atas Atlantik Utara (Gambar 3b ). Rangkaian gelombang seperti itu tidak menampilkan anomali WAF horizontal yang signifikan di atas Amerika Utara, mungkin karena perambatan zonal cepat yang tidak dapat ditangkap secara efektif oleh filter low-pass 10 hari, yang menjadi dasar perhitungan WAF (lihat Takaya & Nakamura, 1997 ). Meskipun ada perbedaan ini, keberadaan aliran yang diperkuat secara meridional di atas sektor yang dipertimbangkan tetap terlihat jelas ketika melihat pola anomali angin zonal (Gambar 3b ). Peristiwa zonal NEC cenderung terjadi bersamaan dengan, atau segera menyusul, peningkatan angin kencang yang merusak di Inggris dan Eropa utara, sementara jalur NEC-Bergelombang menunjukkan peningkatan angin kencang yang merusak di Mediterania pada minggu setelah cuaca dingin, tetapi dengan dampak terbatas di daratan (lihat Gambar S5 dalam Informasi Pendukung S1 ).
3.2 Analog
Komposit analog untuk setiap jalur gelombang dingin memungkinkan kita untuk lebih memahami peran unik gelombang dingin Amerika Utara dalam menginduksi cuaca Atlantik Utara dan Eropa yang tidak normal. Analog tersebut tidak menampilkan gelombang dingin di wilayah CNA dan NEC yang dipertimbangkan, sementara pada saat yang sama, analog tersebut sangat mirip dengan sirkulasi skala besar selama gelombang dingin. Jika tidak demikian, hal ini menunjukkan bahwa fitur aliran tertentu jarang terjadi tanpa gelombang dingin Amerika Utara, yaitu, hal itu dapat dianggap sebagai bagian dari “sirkulasi yang menginduksi gelombang dingin” daripada sirkulasi skala besar yang lebih luas. Di sisi lain, jika komposit berbasis analog menyerupai yang berbasis kejadian, kemunculan gelombang dingin kemungkinan tidak secara substansial memengaruhi sirkulasi Atlantik Utara: hal ini dapat disimpulkan karena variabilitas “normal”—tanpa adanya gelombang dingin—dapat menghasilkan pola aliran analog dengan yang diamati di Atlantik Utara selama gelombang dingin di hulu.
Komposit analog dari gelombang dingin CNA-Wavy memiliki anomali yang jauh lebih lemah di Amerika Utara daripada yang diamati untuk gelombang dingin CNA-Wavy itu sendiri (bandingkan Gambar 2d dengan Gambar 2b ), tanpa anomali WAF yang signifikan, yang menggambarkan perambatan rangkaian gelombang Rossby dari Pasifik Utara menuju sektor Atlantik. Fakta bahwa analog tidak dapat mereproduksi rangkaian gelombang menunjukkan bahwa respons yang diamati dari jalur badai Atlantik Utara khusus untuk kemunculan gelombang dingin CNA-Wavy, yang menunjuk ke arah hubungan fisik antara gelombang tersebut dan cuaca ekstrem Eropa. Fitur berskala planet ini secara khusus telah dikaitkan dengan kemunculan cuaca dingin ekstrem CNA (misalnya, Messori et al., 2016 ; Riboldi et al., 2023 ; Xie et al., 2017 ). Evaluasi kualitatif dari gabungan analog lainnya menunjukkan bahwa mereka menampilkan anomali yang secara keseluruhan lebih lemah daripada jalur mantra dingin yang sesuai (Gambar 2 , 3 , dan 3d ) tetapi menunjukkan kesamaan dengan gabungan kejadian yang sesuai juga di luar wilayah target untuk analog. Dalam kasus seperti itu, keadaan jalur badai Atlantik Utara berhubungan erat dengan sirkulasi hulu yang menghasilkan mantra dingin. Ini berbeda dengan jalur CNA-Wavy, di mana pengetahuan tentang keadaan Atlantik Utara, yang ditangkap oleh analog, tidak membatasi sirkulasi hulu, misalnya, punggungan Alaska yang kuat terlihat pada gabungan kejadian (Gambar 2b ).
4 Mekanisme dan Dinamika Ekstrem Dingin dan Berangin di Pan-Atlantik
4.1 Evolusi Rezim
Dari perspektif rezim, gelombang dingin CNA-Zonal dikaitkan dengan status aliran NAO yang persisten: rezim ini mencapai puncak amplitudo 7 hari sebelum gelombang dingin, bertahan selama 10 hari setelahnya, dan mulai rusak dari hari ke-1 hingga ke-4 saat palung dalam yang terkait dengan gelombang dingin menyebar ke Timur melewati Greenland (Gambar 4a ; lihat juga Gambar S3 dalam Informasi Pendukung S1 ). Proyeksi negatif kuat terkait ke rezim AR terkait dengan palung Atlantik Timur yang terlihat pada Gambar 2a . Kedua anomali rezim secara signifikan lebih besar daripada anomali klimatologi dan status aliran analog pada minggu-minggu sebelum dan sesudah gelombang dingin, yang menunjukkan bahwa gelombang dingin CNA-Zonal dikaitkan dengan rezim cuaca yang sangat persisten dan beramplitudo tinggi. Secara dugaan, persistensi anomali tersebut dapat mendukung pembentukan dan adveksi udara kutub yang diperlukan untuk menyebabkan ekstrem dingin. Dari sisi Pasifik, punggungan Alaska yang menonjol terbentuk 7 hari sebelum musim dingin, dan mencapai puncaknya 3 hari sebelumnya (Gambar 5a ). Signifikansinya sehubungan dengan analog menunjukkan bahwa keadaan lintasan badai Atlantik Utara saja tidak mampu menyebabkan musim dingin CNA-Zonal, tetapi juga membutuhkan punggungan hulu (meskipun lebih lemah daripada CNA-Zonal) untuk memperkuat aliran di Amerika Utara. Pengamatan ini konsisten dengan pengalaman sinoptik, karena terjadinya pola NAO negatif sering kali bukan kondisi yang cukup untuk membawa cuaca dingin di wilayah timur Amerika Utara.
Gelombang dingin NEC juga secara alami terbagi menjadi jalur Zonal dan jalur Bergelombang, tetapi dengan dinamika rejim yang sangat berbeda dari padanan CNA-nya. Jalur NEC-Zonal menunjukkan anomali rejim yang kuat dan terus-menerus baik berkenaan dengan klimatologi maupun analog aliran (Gambar 4c ). Kontradiksi yang tampak dari proyeksi positif besar ke rejim BLK di jalur Zonal ini diatasi dengan memperhatikan bahwa aliran skala besar hampir bersifat zonal dari timur Amerika Utara ke Atlantik Tengah, sehingga memproyeksikan ke aliran NAO+, tetapi juga menampilkan palung di Atlantik Timur dan anomali antisiklon yang kuat di atas Eropa, yang memproyeksikan pada saat yang sama ke rejim geopotensial/jet BLK. Gelombang dingin NEC-Zonal menampilkan punggungan Alaska yang ditingkatkan secara signifikan, meskipun besarnya lebih kecil daripada CNA (Gambar 5c ). Namun, kurangnya signifikansi berkenaan dengan analog menunjukkan bahwa kemunculannya tidak sepenuhnya terkait dengan kejadian gelombang dingin.
Jalur NEC-Wavy memiliki rezim AR yang sudah ada sebelumnya, yang paling kuat 5 hari sebelum musim dingin, dan jauh lebih jelas daripada di analog (Gambar 4d ). Ini sesuai dengan palung di Eropa utara, dan dengan demikian dengan anomali rezim yang berlawanan dengan NEC-Zonal. Seperti yang ditunjukkan oleh kurangnya signifikansi sehubungan dengan analog, kemunculan musim dingin NEC-Wavy tidak memengaruhi evolusi rezim cuaca Atlantik Utara; dengan demikian, musim dingin di jalur ini tampaknya merupakan respons “pasif” terhadap dinamika skala yang lebih besar. Selain itu, mereka terkait dengan tanda tangan punggungan Alaska yang paling lemah dari semua jalur yang dipertimbangkan (Gambar 5d ).
Singkatnya, semua jalur gelombang dingin tertanam dalam pola multimingguan variabilitas skala besar Euro-Atlantik dan Pasifik Utara. Untuk gelombang dingin NEC, sintesis tingkat tinggi menempatkan aliran skala besar ini sebagai penggerak pertama, yang menyiapkan panggung untuk gelombang dingin, sedangkan gelombang dingin CNA juga dapat menggerakkan aliran Atlantik hilir. Mengurai jaringan interaksi kausal ini secara hati-hati merupakan tujuan dari sisa makalah ini.
4.2 Indeks Jet
Gelombang dingin di jalur CNA-Zonal dicirikan oleh aliran jet yang bergeser ke arah ekuator (Gambar 6a ). Pergeseran aliran jet yang signifikan ke selatan pada gelombang dingin CNA-Zonal, dari 22 hari sebelum gelombang dingin, jelas mendahului perkembangan prekursor rezim, yang menunjukkan bahwa jet mungkin menjadi pendorong pergeseran rezim, setidaknya dalam konteks ini. Di sisi lain, pergeseran jet ke arah ekuator di sekitar kejadian aktual gelombang dingin CNA-Zonal tampaknya semata-mata disebabkan oleh keadaan sirkulasi Atlantik Utara, seperti yang ditunjukkan oleh kurangnya signifikansi sehubungan dengan analog.
Di sisi lain, gelombang dingin CNA-Wavy dikaitkan dengan aliran jet yang bergeser ke arah kutub, yang sekali lagi mendahului perubahan rezim, tetapi bertahan di sini selama lebih dari 10 hari setelah gelombang dingin. Signifikansi sehubungan dengan analog sirkulasi skala besar baik sebelum maupun setelah gelombang dingin mungkin menunjukkan umpan balik kausal, di mana jet yang mengarah ke kutub mendukung pembentukan gelombang dingin di hulu, yang kemudian pada gilirannya memperkuat anomali jet yang mengarah ke kutub.
Evolusi jet kembali berbeda untuk periode dingin NEC. Terjadinya periode dingin NEC-Zonal didahului oleh aliran jet Atlantik Utara yang lebih kuat dari biasanya, yang terletak di garis lintang klimatologis tengah (Gambar 6c ), dengan anomali signifikan dalam 2 minggu sebelumnya. Kehadiran anomali kecepatan jet yang terus-menerus mungkin menunjukkan pola gerakan lambat yang menampilkan gradien geopotensial yang ditingkatkan di atas Atlantik Utara, kemungkinan terkait dengan konfigurasi NAO+/BLK+ (Gambar 4c ).
Tidak ada anomali jet yang kuat yang mendahului perkembangan gelombang dingin NEC-Wavy, meskipun anomali jet utara terjadi pada minggu setelah gelombang dingin (Gambar 6d ). Hal ini konsisten dengan proyeksi AR dari analog aliran (Gambar 4d ), yang sesuai dengan jet Atlantik Utara yang berorientasi meridional.
4.3 Stratosfer
Jalur CNA-Zonal menampilkan penekanan pusaran kutub dalam 20–40 hari sebelum puncak musim dingin, yang menjalar ke bawah ke stratosfer bawah dengan jeda -25 (Gambar 7a ). Ini secara temporal bertepatan dengan pembelokan selatan aliran jet untuk jalur yang sama, terlihat kira-kira 3 minggu sebelum waktu puncak musim dingin (Gambar 6a ). Anomali tersebut konsisten dengan aliran analog, dan dengan hubungan yang diketahui antara keadaan lemah pusaran kutub stratosfer dan preferensi untuk keadaan NAO negatif (misalnya, selama peristiwa pemanasan stratosfer yang tiba-tiba; Baldwin & Dunkerton, 1999 ). Anomali angin zonal yang menjalar ke bawah dari stratosfer ke stratosfer memang mendahului musim dingin CNA-Zonal (lih. Gambar S6a dalam Informasi Pendukung S1 ). Pusaran kutub yang melemah pada minggu-minggu sebelumnya mungkin terkait dengan pergeseran ke selatan dari jet yang digerakkan oleh pusaran, seperti yang diamati sebelum musim dingin Zona CNA, dan dengan dimulainya rezim NAO, sehingga memberikan latar belakang keadaan ketinggian geopotensial rendah di wilayah CNA yang mendukung perkembangan jalur ini. Anomali angin zona 100-hPa yang melemah secara signifikan juga dapat dilihat pada hari-hari sekitar puncak musim dingin (lag 0), kemungkinan sebagai akibat dari rezim NAO yang lebih kuat dari biasanya di Atlantik Utara (terlihat pada Gambar 4a ).
Jalur CNA-Wavy memiliki sedikit prapengondisian stratosfer, meskipun kondisi pusaran yang sedikit diperkuat dapat dilihat, khususnya di stratosfer bawah (Gambar 7b ). Namun, di sini, tampaknya ada efek yang jelas dari terjadinya mantra dingin ke stratosfer, dengan pusaran kutub yang menguat secara signifikan dalam 5 hingga 30 hari setelah mantra dingin. Signifikansi sehubungan dengan analog aliran menunjukkan bahwa intensifikasi tersebut merupakan konsekuensi dari sirkulasi yang secara khusus terkait dengan perkembangan mantra dingin (lihat juga Gambar S6b dalam Informasi Pendukung S1 ). Oleh karena itu, perbedaan antara jalur dapat dilihat tidak hanya di permukaan ekstrem tetapi juga di sirkulasi atmosfer atas.
Karena kejadian gelombang dingin Amerika Utara telah dikaitkan dengan fenomena refleksi ke bawah stratosfer gelombang Rossby, kami menggunakan indeks refleksi gelombang oleh Messori et al. ( 2022 ) untuk menilai kemungkinan perannya (Gambar 8 ). Pemeriksaan indeks menghasilkan kesan yang beragam. Faktanya, hanya indeks refleksi yang sangat tinggi di CNA-Wavy yang terkait dengan anomali fluks panas persisten di sektor Siberia dan Kanada (Gambar 8b ), sementara untuk wilayah dan jalur lain, anomali tersebut sebagian besar didorong oleh fluks panas di sektor Kanada saja. Sesuai dengan Messori et al. ( 2022 ), gelombang dingin mencapai puncaknya di akhir periode dengan indeks refleksi yang tinggi (Gambar 8 ). Namun, Messori et al. ( 2022 ) menemukan peregangan dan pelemahan sebagian pusaran kutub setelah dimulainya peristiwa refleksi; di sini, kami menemukan bahwa setelah puncak gelombang dingin, pusaran kutub lebih kuat dari rata-rata. Perbedaan yang tampak ini mungkin berasal dari fakta bahwa analisis dalam Messori et al. ( 2022 ) berfokus pada peristiwa refleksi yang terus-menerus dan intens, yang mungkin menunjukkan karakteristik yang berbeda dari hari-hari dengan nilai indeks refleksi positif yang kami pertimbangkan di sini. Selain itu, peristiwa refleksi yang didefinisikan dalam Messori et al. ( 2022 ) menunjukkan penyebaran yang luas dalam bagaimana kekuatan pusaran kutub berevolusi di seluruh peristiwa individual.
Melengkapi indeks refleksi, penampang WAF vertikal menunjukkan anomali signifikan di troposfer dan stratosfer bawah dalam 10 hari menjelang peristiwa CNA-Wavy, dengan fluks ke atas di wilayah punggungan Alaska dan fluks ke bawah di Amerika Utara, terutama di troposfer atas (Gambar 9b ; di troposfer bawah, sebaliknya, musim dingin menghasilkan panas dan WAF positif). Pola anomali WAF yang serupa, meskipun lebih lemah, hadir untuk CNA-Zonal (Gambar 9a ). Namun, pola WAF di CNA-Wavy sedikit berbeda dari yang dibahas oleh Messori et al. ( 2022 ), dengan anomali yang sebagian besar terlokalisasi di Pasifik Utara dan Amerika Utara (Gambar S7 dalam Informasi Pendukung S1 ), yang menunjukkan bahwa dinamikanya mungkin bukan peristiwa refleksi murni.
Tanda-tanda stratosfer yang kurang jelas muncul untuk jalur NEC. Vortex 100-hPa yang menguat yang terlihat 3 minggu sebelum kejadian NEC-Zonal kemungkinan mencerminkan perkembangan prekursor rezim NAO+ awal yang telah dibahas sebelumnya (Gambar 7c ). Palung lebar di atas Atlantik Utara bagian barat juga terlihat di penampang lintang sebagai fitur troposfer utama, dan tidak terkait dengan anomali signifikan dalam WAF vertikal (Gambar 9c ). Penguatan vortex yang mirip dengan jalur CNA-Wavy juga diamati untuk NEC-Wavy, tetapi lebih besar dalam amplitudo dan pada lead time yang lebih lama—lebih dari 3 minggu setelah periode dingin (Gambar 7d ). Meskipun di sini kita tidak dapat menjelaskan secara pasti bagaimana respons yang begitu lama akan terwujud, satu hipotesis adalah bahwa rangkaian gelombang lintang tinggi yang terkait dengan NEC-Wavy akan diproyeksikan pada nomor gelombang yang lebih tinggi daripada yang secara efisien merambat ke stratosfer (Gambar 9d ), yang mengarah ke pengurangan dalam perambatan gelombang vertikal dan penguatan vortex kutub. Hipotesis ini didukung oleh analisis bilangan gelombang dominan di Belahan Bumi Utara, yang menunjukkan anomali positif untuk bilangan gelombang 3–5 selama musim dingin NEC-Wavy (lihat Teks S3 dan Gambar S8 dalam Informasi Pendukung S1 ).
4.4 Angin Ekstrem di Eropa
Seperti dibahas dalam Bagian 3 , gelombang dingin CNA berhubungan dengan angin ekstrem di berbagai wilayah Eropa. Namun, untuk jalur CNA-Zonal, peningkatan risiko badai angin Portugis pada hari-hari sebelum gelombang dingin (Gambar 10a ) tidak signifikan dibandingkan dengan analog. Hasil ini konsisten dengan hipotesis yang diuraikan oleh Leeding et al. ( 2023b ) dan Riboldi et al. ( 2023 ) untuk jalur angin dingin pan-Atlantik ini: pola sirkulasi retrogradasi di Atlantik Utara memang bertanggung jawab atas angin ekstrem yang diantisipasi di Iberia, bukan gelombang dingin Amerika Utara. Gelombang dingin CNA-Zonal juga dikaitkan dengan berkurangnya frekuensi angin ekstrem di Kepulauan Inggris, baik sebelum maupun setelah gelombang dingin (Gambar 10a ), konsisten dengan rezim NAO yang dominan di Atlantik Utara (Gambar 4a ). NAO- yang persisten mungkin terkait dengan pusaran kutub stratosfer yang lebih lemah dari biasanya dalam minggu-minggu sebelum gelombang dingin Zonal CNA (Gambar 7a ), dan dengan penekanan angin ekstrem di Kepulauan Inggris yang tetap terlihat selama 2-3 minggu setelah gelombang dingin (konsisten dengan Afargan-Gerstman et al., 2024 ). Lebih jauh lagi, signifikansi tambahan sehubungan dengan analog mungkin menunjukkan penguatan pola NAO- oleh gelombang dingin itu sendiri (Gambar 10a ; lihat juga puncak kedua rezim NAO- pada Gambar 4a ).
Situasinya berbeda untuk jalur CNA-Wavy, yang menampilkan peningkatan signifikan dalam frekuensi badai angin di Kepulauan Inggris 1–2 minggu setelah puncak gelombang dingin (Gambar 10b ). Signifikansi sehubungan dengan analog menunjukkan bahwa pola sirkulasi yang terkait dengan gelombang dingin sangat menentukan dalam menyebabkan peningkatan frekuensi angin ekstrem, melalui pergeseran ke arah kutub di aliran jet Atlantik Utara (Gambar 6b ). Respons hilir yang berbeda dalam hal angin ekstrem menyoroti perlunya disagregasi kejadian: gelombang dingin CNA secara aktif menekan angin ekstrem Inggris dalam kondisi zonal Atlantik, dan secara aktif memperkuatnya dalam kondisi Atlantik yang didominasi gelombang.
Dalam jalur NEC-Zonal, anomali angin ekstrem yang tinggi untuk Inggris juga terlihat setelah musim dingin, serta pada minggu sebelumnya (Gambar 10c ). Di sini, hubungan tersebut terutama dapat dipahami dalam hal analog aliran, yaitu, keadaan aliran NAO+ yang sudah ada sebelumnya yang terkait dengan pembentukan musim dingin jenis ini. Meningkatnya frekuensi angin ekstrem di Kepulauan Inggris pada minggu sebelum musim dingin NEC-Wavy juga dapat dijelaskan oleh analog aliran (Gambar 10d ). Ada juga peningkatan angin ekstrem yang berlangsung singkat di pantai barat Semenanjung Iberia 10 hari setelah musim dingin, bertentangan dengan jet yang dipindahkan ke kutub dan pola aliran NAO+ yang berlaku. Angin ekstrem tersebut terkait dengan peluruhan pola AR (Gambar 4d ) dan pemanjangan palung di Semenanjung Iberia (tidak ditampilkan), fitur yang tampaknya khusus untuk evolusi gelombang dingin NEC-Wavy—seperti yang ditunjukkan oleh signifikansi sehubungan dengan analog. Namun, dampak gelombang dingin NEC-Wavy pada angin ekstrem hilir di Eropa tidak dapat dipastikan sejelas untuk jalur CNA-Wavy.
5 Kesimpulan dan Pandangan
Dinamika cuaca dingin dan berangin ekstrem pan-Atlantik yang berkembang secara spasial telah menjadi objek penelitian ini, dengan tujuan untuk memisahkan dampak yang sebenarnya diberikan oleh cuaca dingin terhadap sirkulasi Atlantik Utara dari variabilitas atmosfer latar belakang cekungan tersebut. Evolusi temporal dari anomali sirkulasi skala besar yang mendahului dan mengikuti cuaca dingin Amerika Utara telah diperhitungkan dan dinilai menggunakan pendekatan “pengelompokan jalur” yang baru, yang menghasilkan identifikasi berbagai jalur hubungan antara cuaca ekstrem. Analog dari sirkulasi Atlantik Utara yang sesuai tanpa adanya cuaca dingin telah diidentifikasi untuk mengisolasi dampak langsung dari aliran yang menyebabkan cuaca dingin terhadap angin ekstrem Eropa Barat. Dua wilayah Amerika Utara dipertimbangkan, keduanya menampilkan hubungan statistik dengan cuaca ekstrem Eropa: wilayah CNA yang dianalisis oleh Riboldi et al. ( 2023 ) dan wilayah NEC yang dibahas oleh Leeding et al. ( 2023b ). Untuk membantu pembaca, Tabel 1 secara singkat merangkum fitur dinamis paling relevan yang diidentifikasi untuk setiap jalur.
| Jalan | Rezim aliran skala besar | Angin yang merusak (dan peranan cuaca dingin di hulu) | Fitur Troposfer, Sebelumnya | Ciri-ciri troposfer, berikut ini | Fitur stratosfer |
|---|---|---|---|---|---|
| CNA-Zonal | NAO-, Pegunungan Alaska yang lemah | Diperkuat di Portugal sebelumnya (penggerak umum). Ditekan di Inggris setelahnya (pengaruh langsung) | NAO, punggungan Alaska yang lemah, dan jet Atl Utara yang bergeser ke arah ekuator | Palung Atlantik, punggungan Alaska, dan jet Atlantik selatan. | Pusaran lemah dan reflektivitas tinggi sebelumnya |
| CNA-Bergelombang | Kereta gelombang Amerika Utara | Diperkuat di Inggris setelah (pengaruh langsung) | NAO+/BLK, punggungan Alaska yang kuat, dan jet Atl. Utara yang bergeser ke arah kutub | NAO+ dan jet Atl utara | Reflektivitas tinggi sebelum dan pusaran kuat setelah |
| NEC-Zonal | Palung Atlantik Barat | Diperkuat di Inggris sebelum dan sesudahnya (pengaruh langsung) | NAO+/BLK, jet cepat Atl. Utara. | NAO+/BLK | Reflektivitas tinggi sebelum dan pusaran bawah yang kuat sebelum dan sesudah |
| NEC-Bergelombang | Gelombang Atlantik yang lemah | – | punggungan atlantik | Atlantic Ridge dan jet North Atl. yang bergeser ke arah kutub. | Reflektifitas tinggi 4–5 hari sebelumnya dan pusaran kuat 20+ hari setelahnya. |
Catatan . Lihat Gambar 2 - 8 dan pembahasannya untuk rincian yang lebih tepat.
Pengelompokan jalur menggunakan
2 klaster menyoroti keberadaan jalur “zonal” dan jalur “bergelombang” untuk ekstrem dingin dan berangin pan-Atlantik di kedua wilayah yang dipertimbangkan. Jalur zonal dikaitkan dengan rezim cuaca yang menyerupai Osilasi Atlantik Utara, dan dengan perubahan frekuensi dalam peristiwa angin ekstrem Eropa yang mendahului gelombang dingin itu sendiri. Di sisi lain, jalur bergelombang (khususnya, CNA-Wavy) dikaitkan terutama dengan rangkaian gelombang Rossby yang merambat ke arah timur atau lebih umum dengan aliran yang diperkuat secara meridional, dan dengan dampak angin yang secara temporal mengikuti gelombang dingin Amerika Utara. Jalur yang berbeda tercermin dalam proyeksi rezim cuaca Euro-Atlantik yang berbeda dan anomali lintang dan kecepatan jet Atlantik Utara yang berlawanan. Lebih jauh, kami melihat bahwa beberapa jalur tampak lebih umum daripada yang lain: jalur CNA-Wavy tampak terjadi 50% lebih sering daripada CNA-Zonal (masing-masing 35 vs. 23 kejadian), sementara NEC-Zonal 50% lebih sering daripada NEC-Wavy (25 vs. 16 kejadian). Namun, kesimpulan seperti itu selalu dibatasi oleh ukuran sampel yang lebih kecil.
Analisis analogi sirkulasi Atlantik Utara menunjukkan bahwa setidaknya beberapa dampak angin di Eropa yang tercatat sekitar tanggal musim dingin sebenarnya disebabkan oleh keadaan Atlantik Utara pada hari-hari sebelum musim dingin, bukan karena peran dinamis yang dimainkan oleh musim dingin itu sendiri (misalnya, dengan peningkatan baroklinisitas). Ini tidak berlaku untuk jalur CNA-Wavy, yang menampilkan penggandaan kejadian angin ekstrem di Kepulauan Inggris setelah musim dingin, sebagai akibat langsung dari rangkaian gelombang yang merambat ke arah timur yang terkait dengan musim dingin. Untuk tiga jalur lainnya, dampak angin Eropa tampaknya merupakan hasil dari penggerak skala besar yang sama dengan musim dingin: pusaran kutub stratosfer yang lemah dan pemblokiran Greenland berikutnya (CNA-Zonal), tekanan rendah Arktik yang dalam dan jet sentral yang kuat (NEC-Zonal), dan AR yang terbentuk sebagai bagian dari rangkaian gelombang lintang tinggi (NEC-Wavy).
Implikasi dari temuan ini dapat diperjelas dengan sebuah contoh. Musim dingin CNA-Zonal secara statistik dikaitkan dengan badai angin di Portugal, namun yang terakhir dapat dijelaskan secara sederhana oleh pola sirkulasi Atlantik Utara yang sama yang terjadi selama musim dingin (diambil sampelnya oleh analog); oleh karena itu, tidaklah tepat untuk mengatakan bahwa terjadinya cuaca dingin ekstrem di Amerika Utara membuat perbedaan nyata dalam perkembangan angin ekstrem di Eropa. Di sisi lain, peningkatan frekuensi angin ekstrem di Kepulauan Inggris setelah musim dingin CNA-Wavy tidak dapat direproduksi oleh analog. Pengamatan ini menunjukkan bahwa terjadinya musim dingin CNA-Wavy secara langsung terkait dengan pola aliran skala besar yang langka, yang juga mendukung terjadinya angin ekstrem di Eropa. Dengan demikian, analisis kami mengonfirmasi kookurensi statistik sistematis antara musim dingin di Amerika Utara dan angin ekstrem di Eropa dan yang terpenting, mengusulkan hubungan kausal yang berbeda untuk menjelaskan kookurensi tersebut.
Sementara kami telah mempelajari dua jalur untuk setiap wilayah, ini adalah pilihan apriori yang dibuat untuk kesederhanaan dan untuk mendapatkan statistik yang kuat sambil hanya menggunakan data observasi yang paling dapat diandalkan. Pekerjaan masa depan yang mengeksplorasi ratusan hingga ribuan tahun ekstrem, misalnya, menggunakan pendekatan “tak terlihat” (Thompson et al., 2017 ), dapat mengidentifikasi kemungkinan jalur dinamis lebih lanjut untuk mantra dingin. Berdasarkan pekerjaan kami, kami mengidentifikasi stratosfer yang terselesaikan dengan baik, rezim Euro-Atlantik, dan telekoneksi yang dimediasi oleh kereta gelombang Rossby sebagai persyaratan minimum untuk model apa pun yang digunakan untuk tujuan tersebut. Pekerjaan masa depan juga dapat mempertimbangkan peran pendorong samudra dan tropis, yang belum ditangani di sini.
Jalur yang kami temukan memiliki proyeksi yang kuat ke NAO. Karena NAO diketahui menunjukkan variabilitas antardekade yang substansial (Weisheimer et al., 2017 ), yang juga mengarah pada variabilitas rezim antardekade (Dorrington et al., 2022 ), ini menunjukkan variabilitas antardekade yang serupa dapat terlihat pada telekoneksi ekstrem cuaca dingin AS-angin UE. Meskipun ini berada di luar cakupan karya ini, nonstasioneritas tersebut mungkin juga dapat dijelaskan melalui dekomposisi jalur yang tepat.
Kesimpulannya, keragaman hubungan dengan kausalitas yang berbeda dan terkadang tanda yang berlawanan (misalnya, angin Inggris yang ditekan vs. diperkuat mengikuti jalur CNA-Zonal dan CNA-wavy, masing-masing) menekankan tantangan dalam memahami pendorong fisik dari ekstrem yang berlipat ganda secara spasial, dan memperingatkan agar tidak berasumsi bahwa pasangan ekstrem dengan jejak permukaan yang relatif sama harus dihubungkan oleh jalur dinamis tunggal. Ini juga menyoroti kompleksitas validasi representasi model dari ekstrem yang berlipat ganda secara spasial dan pemanfaatan wawasan dinamis ini untuk prediksi praktis. Pendekatan berorientasi proses skala besar, seperti yang kami kemukakan di sini, dapat memainkan peran penting untuk memenuhi tantangan ini, dan untuk mengembangkan pemahaman dinamis yang mendalam tentang peristiwa ekstrem yang berlipat ganda secara spasial.
