Zmienność oscylacji północnoatlantyckiej na podstawie wskaźnika NAODJFM Hurrella (1864-2019)

Artykuł przedstawia statystyki opisujące zmienność czasową wskaźnika NAODJFM, w tym zmienność różnic między wskaźnikami w kolejnych latach (Δi= NAODJFMi+1 – NAODJFMi). Przedstawiono także zmiany rozkładu częstości indeksów w konsekutywnych 10-leciach okresu 1864-2019. Analiza krótkoterminowej zmienności wskaźnika NAODJFM wykazuje, że w jego szeregu czasowym dominuje istotna, negatywna autokorelacja zmian wskaźnika z roku na rok (r1= -0,47). Przyrosty wskaźnika następują najczęściej po spadkach jego wartości (i odwrotnie), a następstwo znaków zmian między kolejnymi wartościami indeksu (Δi) nie różni się znacząco od następstwa zmian w szeregu losowym (Tab. 3, 4, 5). Średnia bezwzględna różnica między kolejnymi wartościami indeksu w szeregu czasowym (|Δi|) jest większa od odchylenia standardowego w zbiorze wartości NAODJFM, a wariancja zmian (Δi) stanowi 1,75 wariancji indeksu NAODJFM. Występują śladowe oznaki bezwładności w szeregu wskaźnika: autokorelacja (r1= 0,14) nie jest statystycznie istotna, przy czym zarówno inercja NAODJFM, jak i zbieżność przyrostów/ spadków indeksu wykazuje wyraźną niestabilność w ciągu analizowanego okresu (Rys. 1). Znaleziono pewne oznaki stabilności najwyższych wartości indeksu NAODJFM (tab. 3). W skali dekad występują znaczące zmiany frakcji indeksu, określonych przez kwartyle oraz 1. i 9. decyl rozkładu NAODJFM: w serii konsekutywnych 10-leci ekstremalnymi rozkładami wyróżniają się okresy 1962-71 i 1986-95 (tab. 9). Stosując wskaźnik frekwencji, określony na podstawie kumulowanych częstości indeksu NAODJFM>Q1 + NAODJFM>Q2 + NAODJFM>Q3 (gdzie Q oznacza kwartyle 1. 2. i 3), wyróżniono dekady, w których wskaźnik przyjmuje znacząco wysokie lub znacząco niskie wartości (Tab. 8). W analizowanym wieloleciu 1864-2019 wydzielono dwie epoki dominacji wysokich wartości NAODJFM (epoki nasilonej cyrkulacji strefowej 1905-1914 i 1985-2000) oraz epokę znaczącej przewagi niskich wartości indeksu (epokę rozwoju południkowych form cyrkulacji 1955-1972).

The article presents statistics describing the temporal variation of the NAODJFM index, including the variation of the differences between the indices in successive years (Δi = NAODJFMi+1 -NAODJFMi). Changes in the frequency distribution of indices in consecutive 10-year periods between 1864 and 2019 are also presented. An analysis of the short-term variation of the NAODJFM index shows that its time series is dominated by a significant, negative autocorrelation of year-to-year changes in the index (r1 = -0.47). Increments of the index usually follow decreases in its value (and vice versa), and the sequence of signs of changes between successive index values (Δi) does not differ significantly from the sequence of changes in a random series (Table 3, 4, 5). The mean absolute difference between successive index values in a time series (|Δi|) is greater than the standard deviation in the NAODJFM value set, and the variance of changes (Δi) is 1.75 of the NAODJFM index variance. There are traces of persistence in the index series: autocorrelation (r1 = 0.14) is not statistically significant, and both the NAODJFM persistence and the convergence of increases/decreases in the index show clear instability over the analyzed period (Fig. 1). Some signs of stability of the highest values of the NAODJFM index were found (Table 3). On a decadal scale, there are significant changes in the index fractions defined by quartiles and the 1st and 9th deciles of the NAODJFM distribution: in the series of 10 consecutive years, the periods 1962-71 and 1986-95 are distinguished by extreme distributions (Table 9). Using the frequency index determined on the basis of the cumulative frequencies of the index NAODJFM>Q1 + NAODJFM>Q2 + NAODJFM>Q3 (where Q stands for quartiles 1,2 and 3), the decades in which the index had significantly high or significantly low values were distinguished (Table 8). In the analyzed multiannual period 1864-2019, two epochs of domination of high NAODJFM values were distinguished (the epochs of intensified zonal circulation 1905-1914 and 1985-2000) and an epoch of significant predominance of low index values (the epoch of development of meridional forms of circulation 1955-1972).