Introduzione ENSO, AMO e PDO : parte 2 Nella parte 1 abbiamo fornito una descrizione dettagliata dell'El NiñoSouthern Oscillation (ENSO). In questa seconda parte , si discute dell'Oscillazione Multidecadale Atlantica (AMO), il suo impatto sull'emisfero settentrionale, le temperature superficiali, e un disaccordo sulla causa. ATLANTIC
MULTIDECADAL
OSCILLATION
(AMO)
Il NOAA Earth System Research Laboratory (ESRL), nella pagina Web Atlantic Multidecadal Oscillation si rivolge ai lettori della pagina Web di Wikipedia Atlantic Multidecadal Oscillation, ed è così che anche noi inizieremo. Wikipedia definisce inizialmente l'AMO come, "The Atlantic multidecadal Oscillation (AMO) è una modalità di variabilità che si verificano nell'Oceano Atlantico settentrionale, e che ha la sua principale espressione nel campo di temperatura superficiale (SST) del mare". In altre parole, è una variazione nelle temperature superficiali marine dell'Atlantico settentrionale.
Figura 1
Figura 2 La Figura 1 confronta le anomalie Globali e le temperature del mare del Nord Atlantico dal gennaio 1870 al maggio 2010. I dati sono stati smussati con un filtro di 37 mesi per ridurre i disturbi del
segnale. Le anomalie della temperatura di superficie del mare del Nord Atlantico sembrano esagerare gli aumenti e cadute dei dati globali. Un'ulteriore smussatura in entrambi i set di dati con un filtro di 121 mesi, in figura 2, aiuta a mostrare la variabilità supplementare dell'Atlantico settentrionale. Wikipedia continua, "anche se c'è qualche sostegno per questa modalità nei modelli e nelle osservazioni storiche, esiste una polemica polemica a riguardo della sua ampiezza, e in particolare, all'attribuzione delle temperature superficiali marine nell'Atlantico tropicale in aree importanti per lo sviluppo degli uragani." Tornando alla pagina Web dell'ESRL Atlantic Multidecadal Oscillation, essi descrivono come si calcolano i dati dell'AMO. Fondamentalmente, essi "detrendano"( Detrend, ovvero il processo di rimozione degli effetti di accumulo di insiemi di dati da una tendenza, a mostrare solo le variazioni assolute nei valori ,e per permettere l'identificazione di eventuali modelli ciclici. Questo viene fatto usando la regressione e altre tecniche statistiche) le anomalie di temperatura superficiale del mare nel Nord Atlantico. A questo Detrend delle anomalie nel North Atlantic Sea Surface Temperature, i valori mensili della tendenza lineare vengono sottratti dalle anomalie dellle SST del Nord Atlantico. Fare riferimento alla figura 3.
Figura NOTE
3 SUI
DATI
UTILIZZATI
IN
QUESTO
POST
L'ESRL utilizza i dati di Kaplan SST per il loro dataset AMO. In questo post, ho utilizzato dati HADISST perché è disponibile una presentazione di dati climatici KNMI Explorer dal 1870. I dati Kaplan finiscono nel 2003, e, pertanto, non sono stato in grado di creare molti dei grafici in questo post che vengono aggiornati fino al maggio 2010. Ci sono alcune lievi differenze tra Kaplan e la presentazione basata su HADISST dell'AMO, figura 4, ma non avrà alcun effetto su questo post.
Figura
4
TORNANDO
ALLA
DISCUSSIONE
SULL'AMO
Wikipedia ulteriormente definisce l'AMO: "L'AMO è stato identificato nel 2001 da Goldenberg et al e denominato la 'modalità multidecadale Atlantica'". Così
l'AMO
è
stato
studiato
per
meno
di
un
decennio.
Wikipedia continua, "il segnale AMO è solitamente definito dagli schemi di variabilità SST nell'Atlantico settentrionale una volta che è stata rimossa qualsiasi tendenza lineare. Questa è destinata a rimuovere dall'analisi l'influenza dei gas a effetto serra-indotti dal riscaldamento globale. Il presupposto nella seconda di queste due frasi è che il gas a effetto serra di origine antropica ha un effetto misurabile sulla temperature di superficie marina. Grande presupposto, considerando che le radiazioni ad onde lunghe possono penetrare solo nella parte superiore di alcuni millimetri della superficie dell'oceano. Afferma inoltre ,Wikipedia: "Tuttavia, se il segnale di riscaldamento globale è significativamente non lineare nel tempo (cioè non solo un buon aumento), le variazioni nel segnale forzato si perderà nella definizione AMO. Di conseguenza, le correlazioni con l'indice AMO possono avere "Alias" effetti sul riscaldamento globale." Discutiamo la linearità rispetto a segnali di riscaldamento globale non lineare. Le anomalie SST Globali e Nord Atlantiche sono state confrontate nelle figure 1 e 2. Nella figura 5, la differenza tra i due set di dati è inoltre illustrata, utilizzando il filtro a 121 mesi con le anomalie SST globali che vengono sottratte dalle anomalie SST dell'Atlantico settentrionale. Il segnale globale è non lineare, ma la differenza tra le anomalie SST Globali e i dati dell'Atlantico settentrionale (la curva verde) mostra variabilità multidecadale.
Figura
5
La Figura 6 confronta l'AMO e la differenza tra le anomalie SST Globali e Nord Atlantiche. I due segnali mostrano variabilità simile nel termine dei dati, ma le modifiche nei dati AMO hanno ampiezze superiori. La differenza tra i dati globali e Atlantici si appiattisce da circa il periodo 19751990, indicante che le anomalie SST globali del Nord Atlantico stanno cambiando allo stesso tasso durante tale periodo. Questo non è catturato dai dati AMO.
Figura UNA
6 DEFINIZIONE
DELL'AMO
DA
REAL
CLIMATE
RealClimate definisce l' Atlantic Multidecadal Oscillation ("AMO") come, "un modello multidecadale (50-80 anni di scala cronologica) di variabilità atmosferica dell'oceano Atlantico del nord, la cui esistenza è stata sostenuta basandosi su analisi statistiche di osservazione e dati climatici proxy, accoppiati a simulazioni con Atmosphere-Ocean General Circulation Model (“AOGCM”). Questo modello è usato per descrivere alcuni dei riscaldamenti osservati all'inizio del XX secolo alle Alte latitudini del Nord Emisfero (anni 1920-anni 1930), e di altri, ma non tutti, riscaldamenti osservati nel tardo XX secolo. Il termine è stato introdotto in una sintesi da Kerr (2000) da uno studio di Delworth e Mann (2000)." Iniziamo confrontando le anomalie SST dell'Atlantico settentrionale con le anomalie SST globali, che hanno avuto i dati dell'Atlantico settentrionale rimossi, figura 7. Per rimuovere le anomalie
delle SST Nord Atlantiche, si suppone che l'area della superficie dell'Atlantico settentrionale rappresenta il 15% degli oceani globali. I dati iniziano nel 1975 per catturare il "riscaldamento osservato nel tardo XX secolo". Come illustrato, la tendenza lineare delle anomalie SST Norda Atlantiche da gennaio 1975 al maggio 2010, è circa 3,4 volte la tendenza lineare degli oceani globale rimanenti. In altre parole, l'ulteriore aumento delle anomalie SST Nord atlantiche causato dall'AMO rappresenta una porzione significativa dell'aumento delle temperature globali.
Figura
7
RealClimate limita la loro discussione alle alte latitudini dell'emisfero settentrionale. Ma esaminiamo i dati di anomalia Land Plus Ocean ( temperature di terra abbinate a quelle degli oceani) per l'intero emisfero settentrionale (0-90N). Dovrebbe fornire un buon confronto con i dati di anomalia North Atlantic Sea Surface. Verrà utilizzato il set di dati GISTEMP LOTI. Ecco i dati di temperatura superficiale dei GISTEMP terra più oceani, con un raggio di 1200 km di arrotondamento. Fare riferimento alla figura 8, che confronta tali due dataset dal 1975 al presente. La Combinazione GISTEMP delle anomalie di temperatura superficiale terra e mare, imitano le variazioni di anomalia della temperatura superficiale del mare. La combinazione dei dataset terra e oceano esagera le variazioni nei dati delle temperature marine del Nord Atlantico, ma la tendenza lineare della terra combinata con più dati di temperatura superficiale del mare è solo superiore del 20% (circa), alla tendenza delle anomalie SST del Nord Atlantico.
Figura
8
Ho utilizzato la combinazione dei dati superficiali GISS di terra e mare in questo esempio, perché la pagina Web Dell'Atlantic Multidecadal Oscillation FAQ della divisione di oceanografia fisica del laboratorio meteorologico (AOML) (PhOD) NOAA Atlantic Oceanographic, illustra una correlazione tra l'AMO e grandi porzioni del Pacifico. Tale mappa correlata è illustrata nella figura 9. Ho fornito solo la metà inferiore dell'illustrazione dalla loro pagina Web al collegamento qui sotto: http://www.aoml.NOAA.gov/phod/FAQ/amo_fig.php Sotto la domanda "quanto dell'Atlantico stiamo parlando?" NOAA AOML scrive, "la maggior parte dell'Atlantico tra l'equatore e Groenlandia hanno modifiche all'unisono. Anche qualche zona del Nord Pacifico sembra essere interessata."
Figura
9
MECCANISMO
DELL'AMO
La nota di Wikipedia dice che , "In modelli, come la Variabile AMO, sono associati a piccole modifiche nel ramo dell'Atlantico settentrionale della circolazione Thermohaline (Termoalina), tuttavia le osservazioni storiche oceaniche non sono sufficienti per associare l'indice derivato AMO alle anomalie di circolazione del presente". Che è una frase scritta in modo molto curiosa. È aperto a numerose interpretazioni, e che non è utile, soprattutto per una risorsa tecnica. Essi implicano che forcings (forzanti) supplementari da gas ad effetto serra di origine antropica sarebbero "sufficienti per associare l'indice AMO alle anomalie di circolazione gattuali"? Non lo dicono. O significa che i modelli tutti della variabilità non possono spiegare perché le cause e gli effetti non sono ben capiti? Wikipedia fornisce una descrizione della Circolazione Thermohaline. Non non c'è alcun motivo per ripeterla per questo post, dal momento che non riesce a fornire una descrizione dettagliata dell'impatto della circolazione Thermohaline sull'AMO. Tornando all'istruzione di Wikipedia: come indicato sopra, scrivono, "i modelli, come la variabilità AMO, sono associati a piccole modifiche nel ramo dell'Atlantico settentrionale della circolazione Thermohaline." In un precedente post, Atlantic Meridional Overturning Circulation Data (AMOC), ne ho illustrato quello che sembra essere una ruvida correlazione tra ENSO e il flusso di superficie e sotterraneo basato su una ricostruzione della Atlantic Meridional Overturning Circulation, a 26N dell'Atlantico settentrionale. Fare riferimento alla figura 10 (che è figura 6 nel post Atlantic Meridional
Overturning Circulation Data ). Si noti che i dati AMOC sono stati invertiti (moltiplicato -1) nella figura 9 per mostrare come il flusso AMOC sembra rallentare in risposta ad eventi di El Niño.
Figura
10
Così gli eventi ENSO sembrano essere in grado di incidere il tasso con il quale il trasporto di correnti d'acqua verso nord Oceano dell'Atlantico settentrionale trasporto correnti d'acqua verso nord come parte della circolazione termoalina, ma non ho trovato un articolo che lo discute. UNO STUDIO CHE THERMOHALINE
ILLUSTRA
I
FATTORI
DIVERSI
DELLA
CIRCOLAZIONE
Foltz e McPhaden (2008) discutono l'interazione tra precipitazioni nel Sahel, polvere sahariana, radiazioni verso il basso ad onde Corte (luce visibile dal sole) e il loro impatto sullle temperature superficiali del mare dell'Atlantico settentrionale (e la AMO). Link Foltz e McPhaden (2008) “Trends in Saharan dust and tropical Atlantic climate during 1980–2006”: http://staff.washington.edu/grfoltz/2008GL035042.pdf Foltz e McPhaden scrivono nel loro abstract :"l'andamento della temperatura superficiale del mare Atlantico tropicale (SST), e le precipitazioni nel Sahel e polvere sahariana, esaminate durante il periodo 1980–2006. Questo periodo è caratterizzato da un significativo aumento tropicale nelle SST del Nord Atlantico, e la transizione da un negativo a una fase positiva dell'oscillazione dell'Atlantic multidecadal Oscillation (AMO). Si è constatato che le concentrazioni di polvere sull'Africa occidentale e il Nord Atlantico è notevolmente diminuita tra il 1980 e il 2006, in associazione con un aumento delle piogge nel Sahel tropicale. La diminuzione della polvere nell'Atlantico settentrionale tropicale tendeva ad aumentare il flusso di calore radiante superficie da 0,7 W/m ^ 2 che, se non bilanciato, porterebbe a un aumento della SST di 3 °C. I modelli sottovalutano in maniera significativa l'ampiezza dell'AMO nell'Atlantico settentrionale tropicale, forse perché essi non tengono conto per variazioni di concentrazione delle polveri sahariane. " In altre parole, gli studi che non riescono a rendere conto per le interazioni multiple tra North Atlantic Sea Surface Temperature (AMO), precipitazioni Sahel, Dust sahariana e radiazioni ad Onde corte verso il basso, non possono essere in grado di tenere correttamente in conto l'aumento della temperatura di superficie marina nel Nord Atlantico. IMPATTO
DELL'ENSO
SULLE
ANOMALIE
SST
DEL
NORD
ATLANTICO
In figura 11 è raffigurato un grafico di confronto dell'Atlantico settentrionale e a scalare le anomalie delle SST zona NINO3.4 da gennaio 1975 al maggio 2010. Si noti che i dati di anomalia SST NINO3.4 sono stati ridotti di un fattore di 0,15, e sono state spostate indietro nel tempo (ritardate), in modo che le modifiche nella anomalie SST NINO3.4 SST fossero allineate con la risposta delle anomalie dellle SST Nord Atlantiche. È ovvio che le anomalie SST del Nord Atlantico cadono in risposta a eventi di ENSO. Le anomalie delle temperature marine del Nord Atlantico variano a causa delle variazioni di circolazione atmosferiche causate dagli eventi ENSO. Questo è discusso più dettagliatamente in Introduzione, ENSO AMO e PDO parte 1. Purtroppo, a causa di differenze nelle pendici delle due curve in figura 11, alcune divergenze sono difficili da vedere.
Figura
11
Nella figura 12 c'è un grafico di confronto simile alla figura 11, ma sono state detrendizzate le anomalie delle SST Nord Atlantiche, nella figura 12. Le similitudini e le differenze tra le variazioni di anomalie SST NINO3.4 e Nord Atlantico sono più evidenti. Le anomalie SST Nord Atlantiche rispondono ad alcuni eventi Enso, ma non ad altri. A volte le anomalie SST del Nord Atlantico esagerano un segnale ENSO, a volte (specialmente durante eventi La Niña) non riescono a rispondere pienamente all'evento ENSO, e a volte c le anomalie delle SSt del Nord Atlantico possono essere sincronizzate con anomalie SST zona NINO3.4.
Figura
12
Nelle figure 13, 14 e 15, ho aggiunto tre serie di note alla figura 12. Le differenze tra le anomalie SST NINO3.4 e Nord Atlantico scalate circa dal 1982 al 1986, e dal 1991 al 1996, sono evidenziate nella figura 13. Tali divergenze si spiegano con le eruzioni vulcaniche esplosive di El Chichon e Monte Pinatubo.
Figura
13
Nella figura 14, ci sono un numero di periodi cerchiati. Prima del 1976, le anomalie delle SST Nord Atlantiche non sembrano essere scese notevolmente in risposta al periodo di La Niña degli anni 1973/74/75/76. Ma subito dopo, dal 1979 al 1981, c'è un aumento significativo nelle anomalie SST del Nord Atlantico che sembra essere una risposta esagerata per un riscaldamento minore della regione NINO3.4, un riscaldamento che non è abbastanza forte per registrarsi sotto la denminazione di El Niño. Quindi, dopo il 2002, le variazioni da un anno delle anomalie nelle SST del Nord Atlantico sono sincronizzate con le anomalie SST NINO3.4. Perché? Tali divergenze sono probabilmente il risultato di variazioni di pressione sul livello del mare, che possono avere un forte impatto sulle temperature superficiali marine.
Figura
14
In figura 15 si evidenziano due periodi quando le anomalie SST Nord Atlantiche non rispondono pienamente agli eventi La Niña. Se esistono epoche quando le anomalie SST Nord Atlantiche salgono in risposta ad eventi di El Niño, ma non riescono a rispondere pienamente alle
manifestazioni La Niña, le anomalie SST del Nord Atlantico aumenteranno. E con l'aumento delle anomalie SST Nord Atlantiche arriva l'aumento corrispondente nell'emisfero settentrionale delle temperature superficiali di terra e, basato sulla correlazione nella mappa raffigurata nella figura 9, un corrispondente aumento delle anomalie SST del Nord Pacifico.
Figura UNA
15 CURIOSITÀ
PER
L'AMO
In figura 16, c'è un grafico prelevato dal post Reproducing Global Temperature Anomalies With Natural Forcings. Fondamentalmente, questo post mi ha mostrato come la curva sottostante delle anomalie Globali di terra e le temperatura di superficie del mare, possono essere riprodotte usando un semplice integrale (una scala in esecuzione totale) delle anomalie SST della zona NINO3.4. Il presupposto è che gli oceani integrano gli effetti degi eventi di El Niño e La Niña. La curiosità: il segnale dell'AMO non era necessario per riprodurre la curva di anomalia della temperatura globale. Questo implica che l'AMO è un effetto collaterale dell'ENSO nell'Atlantico settentrionale, o che il Nord Atlantico si integra nell'ENSO?
Figura
16
E per coloro che chiedono se avessi raccolto i dati Centro Hadley per il post Reproducing Global Temperature Anomalies With Natural Forcings, post che illustra la capacità di riprodurre le curve di
anomalia di temperatura globale GISS e NCDC, fare riferimento a figure 15 e 16 in quel post. FASI
CALDE
E
FREDDE
DELL'AMO
Una nota finale circa l'AMO: molti blogger scriverono che l'AMO è stata positiva dal 1995. Essi implicano anche l'AMO contribuisce all'aumento della temperatura globale solo dopo tale anno. E concludono che ci vorranno 30 anni dopo il 1995, supponendo un ciclo di 60 anni dell'AMO , prima che l'AMO stesso "diventi negativo" nuovamente. Ma la base effettiva per il contributo supplementare del Nord Atlantico è il fatto che le anomalie delle SST del Nord Atlantico sono in aumento più veloce di quelle corrispondenti globali, non che la AMO è positiva. Consultare nuovamente la curva verde nella figura 5. Nota: Le fasi calde e fredde dell'AMO sono, tuttavia, utilizzate dagli scienziati del clima per spiegare gli spostamenti nelle precipitazioni del Nord America. LE ANOMALIE SST E AMO DEL NORD ATLANTICO HANNO RAGGIUNTO UN PICCO, DI RECENTE ? Guardando indietro a tutti i grafici delle anomalie SST del Nord Atlantico con filtri di 13 e 37 mesi, è difficile dire se le anomalie SST del Nord Atlantico e AMO recentemente hanno raggiunto l'apice. I dati delle anomalie SST del Nord Atlantico sono semplicemente troppo volatili. Tuttavia, c'è un set di dati che rappresenta, in parte, la temperatura della parte superiore, 700 metri, degli oceani, e tale set di dati è molto più stabile. Si tratta di dati del National Oceanographic Data Center (NODC) Ocean Heat Content (OHC). Fare riferimento alla pagina Web NODC. Separando gli oceani in bacini oceanici individuali, come in figura 17, si rivela che la discesa del contenuto di calore dall'Oceano Atlantico settentrionale dal 2004/05 è la principale causa del recente declino del contenuto di calore Globale oceanico. Si tratta di un'indicazione che recentemente abbiamo raggiunto l'apice dell'AMO?
Figura
17
CHIUSURA L'oscillazione Multidecadale Atlantica è una modalità di recente scoperta di variabilità della temperatura di superficie del mare, per una parte significativa degli oceani globali. Gli studi sul clima forniscono diverse cause aggiuntive per la forza dei cambiamenti nelle anomalie delle SST del Nord Atlantico : alcuni danno la colpa alla diramazione della circolazione Thermohaline atlantica, mentre altri descrivono le interazioni multiple tra polvere sahariana, precipitazioni nel
Sahel , radiazione solare e temperature superficiali marine dell'Atlantico. Mentre la causa può essere discutibile, il suo impatto sulla superficie del mare del Nord Emisfero e temperatura del terreno, è chiaro. Si
ringrazia
Paolo Lui.
Bob
Tisdale
per
lo
splendido
lavoro.