Relation of STT-Based Enso Indices With The Euro-Mediterranean Temperature Variability

Abstract

El Niño-Southern Oscillation (ENSO) is a climate phenomenon that causes large scaleclimate variability. It is a coupled mode of ocean-atmosphere interaction between sealevel pressure and sea surface temperature fluctuations in the equatorial Pacific. Typically, in order to observe the phenomena, an ENSO index is used, which is formed with sea surface temperature anomalies. Positive (El Niño phase) and negative (La Niña phase) temperature anomaly have different effects on a global scale. SST-based indexes are created by taking the average of four different regions. These regions, fromthe Peruvian shores to the center of equatorial Pacific, are listed as follows: NINO1+2, NINO3, NINO3.4 and NINO4. Indexes can create different oscillations during thesame period. In addition, even they differ in some regions the effect of each index issimilar.

According to some studies (e.g. Ziv et al., 2006; Lolis & Türkeş, 2016) negative phase Arctic Oscillation affects temperature, sea level pressure and 500 hPa geopotential height anomalies (z500) of the Euro-Mediterranean region. Sen et al. (2019) mentioned that, in negative phases of AO and ENSO, strengthening East Asian trough pushes the Mediterranean trough towards west. Consequently, a dipole pattern forms over Euro-Mediterranean region. Sen et al. (2019) study suggested that, NINO1+2 index is more effective on dipole pattern, although NINO3.4 is commonly used. In this study, we investigated which ENSO index is more related to the dipole pattern in the Euro-Mediterranean region. Analyses were conducted for boreal winters (December-January-February) of 70 years between 1950-2019.

Correlation analysis indicated that NINO1+2 index is better correlated with z500, sea level pressure and surface temperature than the other indices over the Euro- Mediterranean region. In addition, in the La Niña phase, it has a significant relationship with the omega blocking system formed over Europe. According to some studies (Pozo-Vazquez et al., 2001, 2005), the negative (cold) phase of ENSO is compared with positive North Atlantic Oscillation pattern which means that the low pressure on Iceland deepens while the Azores high becomes stronger. As a result of composite analysis, NINO3.4 has been found to form a low pressure center over Iceland and a high pressure center over Azores. The NINO1+2 deepens the East Asian and Mediterranean troughs in the La Niña phase. Moreover, these troughs move westward in the cold phase. Shift of the Mediterranean trough to the west is also associated with negative phases of Arctic Oscillation and NINO1+2. In addition, the strength of the East Asian trough is positively associated with the displacement of the Mediterranean trough. Z500 composite analysis between NINO1+2 and NINO3.4 shows that NINO1+2 is more related with the dipole pattern over Euro-Mediterranean region. Therefore, we recommend use of the NINO12 index in Euro-Mediterranean climate variability studies.

Bu çalışmada, hangi ENSO indeksinin Akdeniz-Avrupa üzerindeki dipol deseni ile daha ilişkili olduğu araştırılmıştır. Çalışmada, 1950-2019 yılları arasındaki 70 yıllık kuzey kışlarına (Aralık-Ocak-Şubat) odaklanılmıştır. Deniz seviyesi basıncı, z500 ve yüzey sıcaklığı verileri için NCEP/NCAR (2.5°× 2.5° alansal çözünürlük) reanaliz veri seti, deniz yüzeyi sıcaklığı verisi için HadISSTv1 gözlem verisi kullanılmıştır. ENSO indekslerinin değerleri ERSST veri setinden elde edilmiştir. El Niño ve La Niña fazlarını tanımlamak amacıyla eşik değer +/-0.5°C olarak belirlenmiştir. Çalışmada Pearson korelasyon ve kompozit analiz yöntemleri kullanılmıştır.

Korelasyon analizi, NINO1+2 indeksinin, Avrupa-Akdeniz bölgesindeki z500, denizseviyesi basıncı ve yüzey sıcaklığı ile diğer indekslerden daha anlamlı korelasyona sahip olduğunu göstermiştir. Buna ek olarak, NINO1+2’nin La Niña fazında Avrupa'da oluşan omega bloklama sistemi ile önemli bir ilişkisi vardır.

Yapılan çalışmalarda (Pozo-Vazquez ve diğ., 2001, 2005), ENSO'nun soğuk fazı ile pozitif Kuzey Atlantik Salınımı deseni benzetilmektedir. Pozitif Kuzey Atlantik Salınımı süresince Azor’daki yüksek basınç artarken İzlanda üzerindeki alçak basınç derinleşmektedir. Kompozit analiz sonucunda NINO3.4'ün İzlanda'da düşük basınç merkezi ve Azor'da yüksek basınç merkezi oluşturduğu bulunmuştur. La Niña fazındaki NINO1+2, Doğu Asya ve Akdeniz olukları derinleşir ve batıya doğru hareket eder. Akdeniz oluğunun batıya doğru kayması, negatif fazdaki Arktik Salınım ve NINO1+2 ile ilişkilidir. Ek olarak, Doğu Asya oluğunun gücü Akdeniz oluğunun hareketi ile olumlu ilişkilidir. La Niña fazındaki NINO1+2 ve NINO3.4 yılları farkı alınarak yapılan z500 ile kompozit analizi, NINO1+2'nin Avrupa-Akdeniz bölgesi üzerindeki dipol deseni daha ilişkili olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, Avrupa- Akdeniz bölgesi iklim değişkenliği çalışmalarında NINO1+2 indeksinin kullanılması önerilmiştir.