L’oscillation arctique (OA) est une variation de la différence de pression atmosphérique, au niveau de la mer, entre 20 N et le Pôle, d'une année à l'autre. Cette variation est reliée à l'intensité et la position moyenne des dépressions et anticyclones entre l'Arctique et les latitudes de 37 à 45 nord ; ainsi que celle du vortex polaire. Elle couvre tout l’hémisphère nord alors que d'autres oscillations similaires, comme l’oscillation nord-atlantique, couvrent des bassins océaniques particuliers.

Lorsque l'oscillation arctique se trouve dans sa phase positive, il existe une plus grande différence de pression entre 20N et le Pôle, une basse pression prédomine dans l'Arctique et une haute pression dans les latitudes tempérées de la planète. Lorsqu'elle est négative les systèmes s'inversent. Il faut habituellement de quelques jours à plusieurs mois pour que les situations s'inversent ainsi et c'est ce que l'on nomme l'oscillation. Ce schéma de la situation en surface est intiment lié à la situation dans la haute troposphère et la stratosphère. La stratosphère tend à se refroidir durant la phase positive, et inversement durant la phase négative. Cela a pour conséquence de renforcer le vortex polaire en phase positive. La circulation atmosphérique au-dessus de l'Atlantique Nord montre une alternance rapide de dépressions et d'anticyclones, conformément aux instabilités de la zone barocline des latitudes moyennes. Cependant, on remarque qu'en moyenne on retrouve des dépressions dans la région islandaise et un anticyclone autour des Açores. Ces systèmes atmosphériques semi-permanents sont causés par l'équilibre général de la circulation atmosphérique à ces latitudes (courant-jet moyen d'ouest) et sont en équilibre avec la circulation assez stable des courants marins dans cet océan (Dérive Nord Atlantique, Courant du Labrador et Gulf Stream).

Il existe un débat pour savoir si l’oscillation nord-atlantique est une vue régionale, au niveau de l'Atlantique Nord, de l’oscillation arctique ; ou bien si l’oscillation nord-atlantique a une existence physique. L'approche actuelle tend à privilégier la première hypothèse.
El Niño pourrait favoriser un réchauffement de la stratosphère, et donc une phase négative de l'oscillation. Cependant, dû au fait que la réaction de l'atmosphère à El Niño n'est pas immédiate et doit se propager, cet effet ne se fait sentir qu'en fin d'hiver. Cette approche est par exemple utilisée par le Met Office. D'autres organismes, tels que le KNMI, considèrent qu'El Nino n'a pas d'effet sur les hivers européens. Il existe également un lien avec l'oscillation quasi-biennale (OQB). L'oscillation arctique tend à être négative dans la phase d'Est de la OQB.

Lors des périodes positives de l'indice, l'Europe et l'Asie enregistrent des températures plus chaudes qu'à l'accoutumée alors qu'il fait plus froid dans le nord du Canada. http://la.climatologie.free.fr/ao/ao%2B.gif
Lors de périodes négatives, l'inverse se produit.Par exemple, lors du mois de décembre 2010 (qui a été froid et neigeux sur une grande partie de l'Europe), ou bien lors du mois de juillet 2011 (mois de juillet le plus froid depuis 30 ans, en France).http://la.climatologie.free.fr/ao/ao-.gif

Voici une comparaison d'une OA- et d'une OA+
- de la pression atmosphérique (SLP) en tirets, des anomalies de température de l'air en couleur (SAT) en modèle spatial linéaire (LP) : graphique (a) ; modèle non linéaire (NLP) : graphique (b) ;
- des anomalies de précipitations (PRCP) en modèle spatial linéaire (LP) : graphique (c) ; modèle non linéaire (NLP) : graphique (d).

AO 

Voici l'indice OA entre l'hiver 1951-1952 et 2019-2020 : Séries historiques

AO - hiver 

Voici une analyse entre l'indice OA et les anomalies de température sur le Nord-Est de la France entre l'hiver 1951-1952 et l'hiver 2018-2019 :