Ripensando all’importanza del NAM (si legga anche l’articolo “L’importanza dell’Arctic Oscillation Index“) e alla sua natura (si veda anche l’articolo “Il calcolo dell’Arctic Oscillation Index“), mi son posto la domanda se potesse esistere un semplice proxy utilizzabile per ottenere una stima significativa del valore dell’indice in questione.
Sinteticamente ricordiamo che il NAM (o Arctic Oscillation se siamo alla quota dei 1000 hPa) è un favoloso indice definente il grado di zonalità emisferica dell’atmosfera per dato livello di geopotenziale.
I valori del NAM giornalieri per vari livelli di geopotenziale (dal 1958 al 2005 per il trimestre invernale) li scaricai tanti anni fa dalla pagina di Mark P. Baldwin e, memore di questa cosa, ho provato a verificare se quei dati potessero avere una relazione semplice col gradiente meridionale del geopotenziale.
Il gradiente meridionale del geopotenziale altro non è che l’andamento del geopotenziale passando dalle alte latitudini alle basse latitudini, pertanto l’idea è che ciò riverberi in modo efficace lo stato della zonalità emisferica.
Siccome l’interesse l’ho focalizzato su una relazione semplice, la ricerca si è basata sulla differenza tra la media del geopotenziale dei valori compresi in un anello (intervallo di latitudine) emisferico scelto ad alte latitudini ed un anello emisferico a basse latitudini.
La base dati da cui ho preso i valori del geopotenziale è ECMWF Era Interim con passo di griglia 2.5°x2.5°.
La media dei valori del geopotenziale viene eseguita per il trimestre invernale di ogni anno e il NAM subisce il medesimo processo di aggregazione.
I settori emisferici su cui si è eseguita la media dei dati sono (nell’area polare è stato trattato il problema dell’affollamento dei punti di griglia):

1) Area polare (P -tra 80° e 90°)
2) Area alte latitudini (HL – tra 60° e 70°)
3) Area basse latitudini (LL – tra 30° e 40°)
4) Area bassissime latitudini (VLL – tra 20° e 30°)

Le differenze dei geopotenziali sono state così ottenute:

1) D1 = LL – P
2) D2 = VLL – P;
3) D3 = LL – HL;
4) D4 = VLL – HL;

Le differenze delle medie vengono susseguentemente messe in correlazione coi valori medi annuali (solo trimestre invernale) del NAM.
Il risultato è soddisfacente, poichè, come si può vedere nel grafico che segue riferito ai valori D1 e D3 (le altre differenze sono meno performanti), la correlazione non scende mai sotto 0,75 (ossia il 75%).

Si evidenzia come la correlazione diviene più debole nell’altra troposfera e nella media stratosfera.
Vista la buona risposta della correlazione, dalla messa in relazione del NAM e delle differenze di geopotenziale D1 e D3 si possono ottenere le equazioni degli estimatori del NAM per dato livello di geopotenziale.
Di seguito un grafico d’esempio di tale relazione, in cui sull’asse delle X è stato posto il NAM e sull’asse Y il salto di geopotenziale.

Infine ecco la tabella riassuntiva delle correlazioni e delle equazioni delle rette di regressione definite per il valore di correlazione più forte per dato livello di geopotenziale.

E’ possibile che indagando più a fondo le variazioni del gradiente meridionale del geopotenziale su fasce di latitudini differenti, si possano individuare correlazioni anche migliori di quelle qui ottenute.
Tuttavia lo scopo iniziale di questa piccola analisi è stato colto, ossia creare un semplice modellino per stimare il NAM a vari livelli di geopotenziale.