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Introduzione ENSO, AMO e PDO : parte 3 Questo post presenta una panoramica della Pacific Decadal Oscillation (PDO), ed è destinato a fornire al lettore una comprensione di base di ciò che rappresenta la PDO, sulle interazioni climatiche con altri indici. CHE COSA DICE LA PAGINA WEB JISAO PDO?

Le nozioni, per qualcuno nuovo a discussioni di clima e meteo riguardanti la PDO, le cerca su di un link per lo studio dell'atmosfera e l'oceano JISAO (JISAO "è un istituto di cooperazione tra la National Oceanic and Atmospheric Administration e l' Università di Washington …") La pagina Web JISAO PDO introduce alla PDO come, " l'Oscillazione decadale del Pacifico (PDO) è un modello simile a quello di El Niño nella longevità della variabilità del clima pacifico. Mentre le due oscillazioni climatiche hanno clima territoriale e simili impronte digitali, che hanno un comportamento molto diverso nel tempo." Nella figura 1, c'è la prima illustrazione della pagina Web JISAO PDO. Viene descritta come "Temperature superficiali marine tipiche invernali (colori), pressione a livello del mare (contorni) e modelli di anomalia di superficie windstress (frecce) durante le fasi calde e fredde della PDO." Con la pressione a livello del mare e le rappresentazioni windstress, le mappe sono piene. Se si dovesse seguire il link PDO dell'indice mensile dei valori nella parte superiore della pagina Web PDO, si scoprirebbe la seguente descrizione di come viene calcolata la PDO: "Aggiornati valori standardizzati per l'indice PDO, derivato come leader PC [componente di principio] mensile delle anomalie SST nel Pacifico settentrionale, dal 20N. Le medie Mensili globali e le anomalie SST vengono rimosse per separare questo modello di variabilità da qualsiasi segnale di 'riscaldamento globale' che può essere presente nei dati."

Figura COSA

1 VOGLIONO

DIRE?

Nella prima citazione qui sopra," è un modello simile a quello di El Niño nella longevità della variabilità del clima pacifico " non significa che il Nord Pacifico (a nord di 20N) ha un evento simile a El Niño, separato. Un tipico evento di El Niño crea un PATTERN nel Pacifico settentrionale dove è più caldo ad est rispetto alle porzioni centrali e occidentali, e un evento La Niña tipico creerà il modello opposto, in raffreddamento nell'est, piuttosto che verso il centro e ad ovest del Nord Pacifico. Questi possono essere visti nelle due mappe delle anomalie del Nord Pacifico nel Sea Surface Temperature (SST, temperature superficiali marine) nella figura 2. La mappa superiore presenta le anomalie SST medie durante il periodo di 11 mesi da maggio 1997 a marzo 1998. Acquisisce lo sviluppo e il


decadimento dell'evento El Niño del 1997/98. Ancora una volta, durante un El Niño, il PATTERN nel Pacifico settentrionale è in genere più calde anomalie di SST nella parte orientale e fresche nelle parti centrali e occidentali (Ci sono una serie di processi di oceano-atmosfera interagenti che causano il modello, ma la discussione è di là di quel che stiamo discutendo in questo post). Durante l'evento La Niña tipico vale il contrario. Questo può essere visto nella mappa inferiore delle anomalie SST . Tale mappa presenta le anomalie SST medie durante il periodo di 11 mesi da marzo 1998 a gennaio 1999, e acquisisce la fase di sviluppo del 1998/99/00/01 della La Niña.

Figura

2

Diamo un'occhiata all'introduzione di JISAO alla PDO nuovamente, in modo leggermente diverso. Il "è un modello simile a quello di El Niño nella longevità della variabilità del clima pacifico", significa che il modello di anomalie di temperatura superficiale del mare che è normalmente associato ad eventi di El Niño e La Niña dura più di quegli eventi El Niño e La Niña. Questo potrebbe significare che un altro processo o variabile ha un impatto sul pattern, o causa nel pattern un effetto di persistentenza. Ricerche in corso stanno cercando di chiudere il "ciclo" tra l'ENSO e la PDO. Mantua Nate di JISAO, fornisce una descrizione leggermente diversa della PDO nel suo libro (1999) "The Pacific decadal oscillation and Climate Forecasting for North America". Aggiunge un aspetto importante. Egli scrive, "il modello di SST evidenzia la forte tendenza per le temperature nella zona centrale del Pacifico settentrionale a essere stranamente fresche quando le SSTs lungo la costa del Nord America sono insolitamente calde,e viceversa (Graham 1994, Miller et al 1995, Zhang et al 1997, Mantua et al 1997)." "Forte tendenza" è una grande scelta di parole, perché implica che il modello PDO non è il solo modello di anomalie SST che appare nel Pacifico settentrionale. Scritto in un altro modo per rafforzare il punto, le anomalie SST del Nord Pacifico tendono ad avere tale pattern. Il pattern PDO è anche detto di essere il "modello dominante".


Un altro punto importante da tenere a mente: molte volte l'intero Oceano Pacifico è mostrato durante le presentazioni della PDO. Tuttavia, JISAO utilizza solo i dati delle anomalie SST per il Nord Pacifico a nord del 20N per calcolare la PDO. La PDO non rappresenta niente di più. Ovvero, la PDO rappresenta solo il pattern delle anomalie SST nell'area illustrata nelle due mappe della figura 2. COME FANNO I RICERCATORI A DETERMINARE QUALE MODELLO RAPPRESENTA LA PDO? I ricercatori usano un metodo di analisi statistica, chiamato analisi empirica in funzione ortogonale (EOF) per determinare il modello che rappresenta la PDO. Wikipedia descrive l'analisi EOF come "una decomposizione di un segnale o un set di dati in termini di ortogonale funzione di base, i quali sono determinati dai dati. È lo stesso come l'esecuzione di un'analisi delle componenti principali sui dati, ad eccezione del fatto che il metodo EOF trova entrambe le serie temporali e spaziali nei modelli. " Ulteriori discussioni di questo sono ben di là del campo di applicazione di questo articolo ". ANOMALIE

SST

GLOBALI

VENGONO

RIMOSSE

DALLA

PDO

La descrizione dell'JISAO dei dati PDO comprende anche la seguente frase: "La media mensile globale delle anomalie medie SST vengono rimosse per separare questo modello di variabilità da qualsiasi segnale di 'riscaldamento globale' che possono essere presenti nei dati."". Vediamo di chiarire perché e come farlo. La PDO, in primo luogo, è stata calcolata in Zhang et al (1997) ENSO-like Interdecadal Variability: 1900–93.. In tale documento, la PDO è stata identificata come "NP". Zhang et al. spiega perché essi rimuovono le anomalie delle SST medie globali a pagina 8, sotto il titolo di “Analysis for the period 1900-93". E scrivono, che"quando Parker e Folland (1991) hanno eseguito analisi EOF/PC convenzionali sul campo SST globale basato sul più lungo periodo di dati 1900–90, la loro modalità leader è stata dominato dalla tendenza al rialzo nella media globale SST prima degli anni quaranta. "Il vincolo matematico che i PC successivi siano ortogonali a questa 'modalità di riscaldamento globale' sembra fisicamente realistica. " Per isolare il pattern di variabilità dei cambiamenti globali delle anomalie SST, et al. Zhang ha sottratto le anomalie Global SST dalle anomalie SST di ogni griglia (5 gradi latitudine su 5 gradi di longitudine) nel dataset SST globale. Quindi hanno eseguita l'analisi EOF/PC sui residui. DATI

DELL'INDICE

PDO

Nella figura 3, c'è un grafico di serie storiche dall'indice dei dati JISOA sulla PDO. Nella sua forma "cruda", è un dataset disturbato.


Figura

3

Nella figura 4, i dati PDO sono stati lisciati con un filtro di esecuzione-media di 13 mesi per ridurre il disturbo.

Figura

4

Diamo un'occhiata nuovamente alla descrizione dei dati: index PDO è "derivato come leader PC [componente principle] delle anomalie mensili SST nell'Oceano Pacifico settentrionale, del 20N. Le anomalie medie mensili globali delle SST vengono rimosse per separare questo modello di variabilità da qualsiasi segnale di 'riscaldamento globale' che può essere presente nei dati." In parole semplici, la PDO è un set di dati statisticamente preparati. Non rappresenta le SST (Sea Surface Temperature) o anomalie SST del Nord Pacifico, a Nord del 20N. Delle differenze e l'importanza di tali differenze si parlerà più avanti, in questo post. Facendo riferimento alla figura 5, se confrontiamo i dati PDO dalla zona NINO3.4 delle anomalie SST, che vengono comunemente utilizzate per rappresentare la frequenza e l'entità degli eventi di El Niño e La Niña, e possiamo vedere che l'entità e la temporizzazione delle grandi oscillazioni a breve termine nei due dataset sono simili. (Riferirsi a Introduzione ENSO, AMO e PDO – parte 1 per una discussione sulle anomalie SST in zona NINO3.4 ed eventi ENSO). Questo dimostra che gli eventi di El Niño e La Niña hanno un impatto sulla forza del pattern PDO. Ma ci sono differenze tra i due set di dati. C'è una variazione di (bassa frequenza) a lungo termine supplementare nei dati PDO.


Figura

5

Se ricordiamo la discussione dell'Oscillazione Multidecadale dell'Atlantico (AMO) (vedere Introduzione ENSO, AMO e PDO parte 2), il NOAA Earth System Research Laboratory (ESRL) presenta i dati AMO lisciati con un filtro di 121-mesi per evidenziare le variazioni di bassa frequenza in tale set di dati. Così utilizzeremo anche un filtro di 121-mesi per mostrare le differenze tra le variazioni di bassa frequenza tra le anomalie PDO, e le SST NINO3.4, in figura 6. Mentre le anomalie SST NINO3.4 esibiscono variabilità multidecadale, la grandezza delle variazioni nei dati PDO è molto maggiore. Da ricordare, tuttavia, che le anomalie NINO3.4 SST rappresentano esattamente questo, le anomalie SST di un'area del Pacifico tropicale, mentre la PDO è un set di dati statisticamente fabbricati.

Figura UN

6 PROMEMORIA

SULLE

OSSERVAZIONI

DELLE

SST

Da tenere sempre a mente che i dati di origine SST possono essere molto scarsi, nelle parti iniziali, da quando si rilevano i dati stessi della temperatura . I dati ICOADS sono la fonte per i DataSet SST a lungo termine prima dell'era via satellite. La figura 7 mostra sei mappe dei percorsi di osservazione ICOADS SST nel Pacifico tropicale e Nord. Esso presenta il mese di Gennaio ogni dieci anni, dal 1900 al 1950. I contorni sono stati impostati per sottolineare i percorsi di lettura, non i valori. Questa frammentarietà delle letture è da considerare, quando si esamina qualsiasi set di dati basato su SST precoci.


Figura

7

In uno sforzo per dissipare alcuni malintesi esistenti, diamo un'occhiata a ciò che non rappresenta la PDO. LA PDO

NON

RAPPRESENTA LE ANOMALIE

SST

DEL

NORD

PACIFICO

Figura 8 confronta i dati PDO delle anomalie SST del Nord Pacifico, a Nord del 20N. Le anomalie SST del Nord Pacifico sono molto meno di un anno e a variabilitĂ  di lungo termine, rispetto alla PDO statisticamente fabbricata.


Figura

8

Se noi prendiamo la scala dei dati PDO, moltiplicandolo per un fattore pari a 0,2, come in figura 9, possiamo vedere che le variazioni da un anno non sono simili. Inoltre, la tendenza lineare della PDO è piatta, mentre le anomalie delle SST del Nord Pacifico hanno un andamento lineare positivo, come uno si aspetterebbe.

Figura LA PDO NON È MULTIDECADALE

9 CALCOLATA IN MODO ATLANTICA

ANALOGO ALL'OSCILLAZIONE (AMO)

Come discusso in Introduzione ENSO, AMO e PDO parte 2, il NOAA Earth System Research Laboratory (ESRL), nella pagina Web Atlantic Multidecadal Oscillation, descrive il calcolo dell'AMO come, "calcola la media ponderata di zona oltre l'Atlantico N, fondamentalmente da 0 a 70N,"e e "Detrendare ( userò questo termine al posto di un più corretto "dividere le tendenze") tali serie storiche." Per detrendare le anomalie di temperatura superficiali marine del Nord Atlantico, i valori mensili del trend lineare sono sottratti dalle anomalie SST Nord Atlantiche... Se noi detrendiamo le anomalie delle SST Nord Pacifiche e scaliamo la PDO, come in figura 10, possiamo vedere che le anomalie SST del Nord Pacifico detrendate (a nord del 20N) non hanno alcuna relazione a breve o a lungo termine con la PDO.


Figura

10

LE TEMPERATURE GLOBALI SALGONO E SCENDONO IN RISPOSTA A UNA POSITIVA E NEGATIVA PDO? Si. (Il testo è stato aggiornato tra le figure 12 e 13). Noi possiamo illustrare questo esaminando le anomalie SST del Nord Pacifico e confrontandole a quelle delle anomalie Globali delle SST. Fare riferimento alla figura 11. Tenendo a mente che la PDO rappresenta un criterio delle anomalie SST, non le anomalie SST del Nord Pacifico, a Nord del 20N. Affinché le anomalie SST del Nord Pacifico contribuiscano all'aumento delle anomalie Globali delle SST, le anomalie SST del Nord Pacifico sono in aumento più veloce delle anomalie SST globali. (Si noti che nelle figure da 11 a 13 i dati sono stati lisciati con un filtro di 37-mesi). Durante i periodi quando le anomalie SST del Nord Pacifico sono sopra le anomalie SST Globali, esse sono aggiunte alla media globale, e quando le anomalie SST del Nord Pacifico sono al di sotto delle anomalie Global SST, è vero il contrario. A quei tempi, esse sono sottrate alla media globale.

Figura

11

E noi possiamo illustrare la relazione tra il Nord Pacifico e le anomalie SST Globali, sottraendo quest'ultime dalle anomalie SST del Nord Pacifico, figura 12. Abbiamo identificato questo come il residuo Nord Pacifico .

Figura

12


AGGIORNAMENTO: è stato recentemente sottolineato che le due curve nella figura 13 sembrano essere correlate negativamente. In altre parole, mentre si erge una curva, l'altra cade e viceversa. Ho confermato che questo è vero, in modo che le due curve sono correlate. Discussione avvenuta in questo post : An Inverse Relationship Between The DOP And Nord Pacifico SST Anomaly residuals.

Figura

13

AFFINCHE LA PDO SIA POSITIVA, LE ANOMALIE SST DEVONO ESSERE CALDE, NEL PACIFICO NORD ORIENTALE? No. Durante una fase PDO positiva, le anomalie SST del Nord Pacifico sono più calde (relativamente) nella parte orientale, a est di quanto lo siano nelle porzioni centrali e occidentali, e viceversa, ma questo non significa che le anomalie SST del Pacifico del Nord sono calde o fredde, come discusso in precedenza .. Nel caso in cui non foste convinti, la figura 14 mostra i dati PDO dal novembre 1981 a giugno 2010. I dati sono stati lisciati con un filtro di 11 mesi per ridurre l'impatto delle variazioni stagionali nelle mappe delle anomalie SST che seguono (figura 15 e 16). E ho usato un filtro di 11 mesi, in modo che io potrei "centrare" le mappe su di un singolo mese. Ho notato anche i picchi di PDO positivi e negativi in figura 14.

Figura

14


La Figura 15 mostra l'anomalia SST nelle mappe per il Nord Pacifico, che corrispondono ai quattro picchi positivi della PDO, raffigurati nella figura 14. La mappa nell'angolo destro inferiore mostra ciò che alcuni potrebbero considerare il tipico modello PDO: caldo a est e raffreddamento nel centro e l'ovest. Si noti, tuttavia, che la mappa dell'angolo in alto a destra è il picco più alto della PDO (figura 14), ma delle quattro mappe, mostra le anomalie SST più basse a est e le anomalie più fredde delle SST nel centro e ovest. Così, per rafforzare le osservazioni precedenti, una PDO positiva mostra che le anomalie SST sono più calde nell'est rispetto che nel centro e ovest, non che è caldo nel Pacifico settentrionale.

Figura

15

E possiamo vedere risultati simili nelle mappe delle anomalie SST nella figura 16. Esse mostrano i tre picchi della PDO negativa, dalla figura 14. Le anomalie di SST nella mappa superiore a sinistra appaiono più calde che le altre due mappe, e ancora la mappa illustra un valore negativo di un picco della PDO. Infatti, se si dovessero guardare i cicli tra la figura 15 (positivi picchi della PDO) e figura 16 (negativi picchi della PDO), le anomalie della SST in tutto il bacino appaiono più elevate nei picchi della PDO negativa, di quanto non facciano i picchi positivi. L'eccezione è la mappa in basso a destra della figura 15 (la mappa con le anomalie centrate su ottobre 1997).

Figura

16

Non esiste una buona ragione per questo. Le anomalie di SST per il Pacifico settentrionale (a nord del 20N) a breve termine, come il lungo termine, non sono correlate con la PDO. Inoltre ho evidenziato i mesi di picco positivi e negativi della PDO con rosso e blu, rispettivamente. Rende il grafico "occupato", ma aiuta a rafforzare il punto.


Figura

17

UNA

NOTA

Per coloro che si chiedono come i modelli delle anomalia SST del nord Pacifico potrebbero apparire quando la PDO non è fortemente positiva e negativa, ho creato la figura 18. La curva della PDO, nella figura 14, attraversa lo "zero" un numero di volte tra il 1981 e ora. Le mappe nella figura 18 mostrano i modelli di anomalie SST la prima e le ultime due volte che i dati PDO (lisciate con un filtro di 11 mesi) hanno attraversato lo "zero". E, come nelle figure simili, le carte rappresentano le anomalie SST medie per i periodi mostrati. Come illustrato, ci sono da poche a nessuna somiglianza tra i modelli SST mostrate nelle quattro mappe.

Figura LA

18 PDO

GUIDA

l'ENSO?

Ci sono un sacco di post e articoli su internet, che affermano qualcosa nel senso di "quando la PDO è positiva, gli eventi El Niño sono più frequenti, e con PDO negativa, ci sono più eventi La Niña". Gli autori di tali osservazioni hanno invertito la causa-effetto... Tenete a mente, che la PDO rappresenta il Pattern di El Niño delle anomalie SST a Nord del Pacifico, a Nord del 20N. Così, durante i periodi quando la frequenza e l'ampiezza degli eventi El Niño superano quelli degli eventi La Niña, il modello positivo della PDO (più caldo ad est e freddo nella parte centrale e occidentale) tenderà ad apparire più frequentemente, e la PDO sarà positiva. Quando la frequenza e l'ampiezza degli eventi La Niña superano quelli di El Niño, si verifica il contrario.


La PDO inoltre ritarda l'ENSO, in modo che sarebbe difficile per la PDO di avviare le variazioni nell'ENSO. Ricordare che Zhang et fa riferimento alla PDO come "NP". Per l'indice ENSO, usa il Cold Tongue Index (CT) al posto delle anomalie SST NINO3.4, che vengono ora utilizzate più frequentemente. Il Cold Tongue Index rappresenta le anomalie SST dell'area 6S-6N, 180-90W, come quelle delle anomalie SST NINO3.4 rappresentano l'area da 5S-5N, 170-120 w. Conferma del ritardo: In ENSO-Forced Variability of the Pacific Decadal Oscillation, Newman et al (2004) ha anche trovato che la PDO ritarda l'ENSO. In Figura 20 c'è la cella d della figura 1 da Newman et al. La descrivono nel testo come, "L'ENSO conduce anche l'indice PDO pochi mesi durante tutto l'anno (fig. 1 d), in particolare in inverno e in estate. Correlazione simultanea è più bassa in Marzo,Novembre, in coerenza con Mantua et al (1997). Il ritardo di correlazione massima varia da due mesi in estate (r ~ 0,7) a quanto più di cinque mesi dalla fine dell'inverno (r ~ 0,6). Durante l'inverno e la primavera, l'ENSO conduce la PDO per ben più di un anno, in coerenza con la reintroduzione delle anomalie ENSO-forzate a priori dalla PDO. La PDO estiva sembra condurre l'ENSO l'inverno seguente, ma questo potrebbe essere un artefatto della persistenza forte dell'ENSO dall'estate all'inverno (r uguale a 0,8 )combinato con l'ENSO forzato dalla PDO, sia in estate che in inverno. Si noti inoltre che per intervalli di meno di 1 anno di ritardo l'autocorrelazione della PDO è bassa quando il ritardo di autocorrelazione ENSO (non mostrato) è basso, attraverso la cosiddetta barriera di persistenza primaverile (Torrence e Webster 1998). "

Figura CI

20 SONO

(figura ALTRI

1 USI

da (ABUSI?)

Newman DEL

et TERMINE

al.) PDO?

Molte volte i blogger, gli scienziati del clima e i meteorologi utilizzano il termine Pacifico decadale oscillazione (PDO) per fare riferimento a "decadiche e multidecadaliche variabilità delle SST nel Pacifico", nel suo complesso. Purtroppo, questa pratica sta diventando una pratica comune. Questo uso della PDO è molto confusa per coloro che sono nuovi per il termine, che avrebbe poi a verificare i riferimenti su internet, e scoprire la definizione originale. E 'anche fonte di confusione per coloro che comprendono la definizione originale, e può portare a discussioni quando l'uso nonclassico della PDO è utilizzato da una delle parti.


VARIABILITÀ

DECADICO

PACIFICA?

L'uso dell'espressione "decadiche e multidecadaliche variabilità delle SST nel Pacifico" genererà ovvie domande... Teniamo presente che gli eventi di El Niño e La Niña sono la seconda dominante della maggior parte delle cause dei cambiamenti anno per anno nella temperatura globale. I fattori naturali più dominanti sono le esplosive eruzioni vulcaniche. Esse possono facilmente compensare gli impatti del più forte El Niño. Riferimento alla discussione El Niño – oscillazione del Sud (ENSO), in Introduzione ENSO, AMO e PDO, parte 1. E quando guardiamo a un grafico a lungo termine delle "crude" anomalie SST NINO3.4 (comunemente utilizzato per rappresentare la frequenza e l'entità degli eventi ENSO), in figura 21, vediamo un dataset disturbato.

Figura

21

Precedentemente in questo post abbiamo confrontato la PDO con le anomalie SST NINO3.4 dove entrambi i DataSet sono stati lisciati con un filtro di 121 mesi, in figura 6. La grandezza di ulteriori variazioni della PDO può essere detratto dalla variabilità dei dati delle anomalie SST NINO3.4 . Così nella figura 22, ho presentato le anomalie SST NINO3.4 da sole. La linea rossa evidenzia semplicemente "zero gradi C". Possiamo vedere che ci sono periodi decadico e multidecadalici quando gli eventi El Nino sono dominanti, e quando eventi La Niña sono dominanti.


Figura

22

Coloro che utilizzano la PDO possono anche riferisi alle variazioni multidecadali in detrended dalle anomalie delle SST del Nord Pacifico. Quando lisciata con un filtro di 121 mesi, le anomalie del Nord Pacifico SST detrendate mostrano variabilità che corre dentro e fuori fase con l'AMO. Ho anche incluso le anomalie SST NINO3.4 SST lisciate con lo stesso filtro, così da mostrare che troppo possono andare dentro e fuori fase.

Figura ULTERIORI

23 DISCUSSIONI

Molti degli argomenti trattati in questo post sono stati presentati anche in queste discussioni circa la PDO – modificata e rivisitata, equivoci sulla PDO – riveduta. Inoltre, ho esaminato la differenza tra le anomalie SST NINO3.4 e la PDO nel post "è la differenza tra NINO3.4 SST Anomalie e la PDO in funzione della pressione al livello del mare?", e ha dimostrato che un dataset di pressione sul livello del mare nel Nord Pacifico sembra mettersi in correlazione con la differenza tra le anomalie PDO e le SST NINO3.4. Questa analisi molto semplice indica l'ulteriore fattore naturale che esagera la variabilità decadica della PDO puo esercitare sulla pressione al livello del mare. ORIGINE Tutti i dati utilizzati in questo post sono disponibili attraverso il KNMI clima Explorer:


http://climexp.KNMI.nl/selectfield_obs.cgi?Someone@Somewhere Ho

anche

usato

l'Explorer

del

clima

KNMI

per

creare

le

mappe.

I dati PDO da JISAO sono disponibili attraverso la pagina Web dell'Explorer clima KNMI "indici Clima", ma ho utilizzato i dati direttamente dal sito Web JISAO per questo post: http://jisao.Washington.edu/PDO/PDO.Latest Si

ringrazia

Paolo Lui.

per

il

grande

lavoro

Bob

Tisdale

.


Introduzione ENSO, AMO e PDO parte 3