Original paper

On the relation between NAO and water vapour transport towards Europe

Ruprecht, Eberhard; Schröder, Susanne Sandra; Ubl, Sandy

Meteorologische Zeitschrift Vol. 11 No. 6 (2002), p. 395 - 401

published: Dec 16, 2002

DOI: 10.1127/0941-2948/2002/0011-0395

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ArtNo. ESP025011106002, Price: 29.00 €

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Abstract

In this study, the water vapour transport is investigated together with cyclone tracks across the North Atlantic Ocean and their relation to the North Atlantic Oscillation, NAO. During high NAO winters, the maximum of the water vapour transport across 10°W (defined as transport towards Europe) is observed between 50° and 55°N, during low NAO winters, the maximum reduces from 160 kg/m·s to 120 kg/m·s and shifts to about 44°N. In order to understand this change the NCEP/NCAR reanalysis data (1958-1998) are used and a composite is performed of the cyclone's water vapour transport relative to the cyclone centre. The transport is strongest in the south-east sector of a cyclone. Its maximum increases with decreasing central pressure of the cyclone. Thus, deep cyclones transport more water vapour than shallow ones. During high NAO winters, deep cyclones are more frequent than in low NAO winters. Additionally, cyclone tracks are concentrated north of 55°N during high NAO winters and are rather equally distributed in meridional direction over the North Atlantic in low NAO winters. Since the water vapour content of the atmosphere over the North Atlantic increases towards the tropics, we found that during low NAO winters, the cyclones south of 55°N transport 60% more water vapour than those north of 55°N. This fact and the relation between cyclone properties and NAO can explain the shift of the maximum water vapour transport towards Europe from 55°N during high NAO winters to 44°N during low NAO winters.

Kurzfassung

Die Untersuchung des Wasserdampftransportes nach Europa insbesondere durch die Zyklonen über dem Nordatlantik ist das Ziel dieser Arbeit; dabei spielt die NAO eine wichtige Rolle. Der Transport über den 10°W Längenkreis ostwärts wird als Transport nach Europa definiert. In den Wintern mit hohem NAO-Index liegt das Maximum des Transports mit 160 kg/m·s zwischen 50° und 55°N; bei niedrigem NAO-Index verschiebt es sich nach Süden auf etwa 44°N und ist deutlich abgeschwächt (120 kg/m·s). Die Untersuchung dieser Änderungen basiert auf den NCEP/NCAR-Reanalyse-Daten (1958-1998). ,,Composites zeigen, dass das Maximum des Wasserdampftransportes einer Zyklone im Südost-Sektor der Zyklone liegt; der Wert des Maximums nimmt zu mit abnehmendem Zentraldruck der Zyklone, d.h. tiefe Zyklonen transportieren mehr Wasserdampf als flache. Unterschiedliche Zykloneneigenschaften werden zudem beobachtet in Wintern mit unterschiedlichem NAO-Index. In Wintern mit hohem NAO-Index sind tiefe Zyklonen häufiger als flache, ausserdem liegen ihre Bahnen weiter im Norden als die von flachen Zyklonen bei niedriger NAO. Diese beiden Tatsachen führen dazu, dass bei hohem NAO-Index das Maximum des Wasserdampftransportes im Norden zu finden ist. Bei etwa homogener Meridionalverteilung der Zyklonenbahnen wie in Wintern mit schwacher NAO spielt die Wasserdampfverteilung eine wichtige Rolle. Da der Wasserdampfgehalt im Mittel von Norden nach Süden zunimmt, transportieren im Winter mit niedrigem NAO-Index alle Zyklonen südlich von 55°N etwa 60% mehr Wasserdampf als diejenigen nördlich von 55°N. Diese Tatsache ist die Ursache dafür, dass in Wintern mit niedrigem NAO-Index das Maximum des Wasserdampftransportes trotz abnehmender Zyklonenzahlen im Süden zu finden ist.