A Review of the Role of the Atlantic Meridional Overturning Circulation in Atlantic Multidecadal Variability and Associated Climate Impacts

Reviews of Geophysics - Tập 57 Số 2 - Trang 316-375 - 2019
Rong Zhang1, Rowan Sutton2, Gökhan Danabasoglu3, Young‐Oh Kwon4, Robert Marsh5, Stephen Yeager3, Daniel E. Amrhein6, Christopher M. Little7
1Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, National Oceanic and Atmospheric Administration, Princeton, NJ, USA
2National Centre for Atmospheric Science, Department of Meteorology, University of Reading, Reading, UK
3Climate and Global Dynamics Laboratory, National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO, USA
4Physical Oceanography Department, Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, MA, USA
5School of Ocean and Earth Science, National Oceanography Centre, University of Southampton, Southampton, UK
6School of Oceanography and Department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle, WA, USA
7Atmospheric and Environmental Research, Inc., Lexington, MA, USA

Tóm tắt

Abstract

By synthesizing recent studies employing a wide range of approaches (modern observations, paleo reconstructions, and climate model simulations), this paper provides a comprehensive review of the linkage between multidecadal Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) variability and Atlantic Multidecadal Variability (AMV) and associated climate impacts. There is strong observational and modeling evidence that multidecadal AMOC variability is a crucial driver of the observed AMV and associated climate impacts and an important source of enhanced decadal predictability and prediction skill. The AMOC‐AMV linkage is consistent with observed key elements of AMV. Furthermore, this synthesis also points to a leading role of the AMOC in a range of AMV‐related climate phenomena having enormous societal and economic implications, for example, Intertropical Convergence Zone shifts; Sahel and Indian monsoons; Atlantic hurricanes; El Niño–Southern Oscillation; Pacific Decadal Variability; North Atlantic Oscillation; climate over Europe, North America, and Asia; Arctic sea ice and surface air temperature; and hemispheric‐scale surface temperature. Paleoclimate evidence indicates that a similar linkage between multidecadal AMOC variability and AMV and many associated climate impacts may also have existed in the preindustrial era, that AMV has enhanced multidecadal power significantly above a red noise background, and that AMV is not primarily driven by external forcing. The role of the AMOC in AMV and associated climate impacts has been underestimated in most state‐of‐the‐art climate models, posing significant challenges but also great opportunities for substantial future improvements in understanding and predicting AMV and associated climate impacts.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1038/ngeo1797

10.1146/annurev.earth.35.081006.131524

10.1371/journal.pone.0206319

10.1175/JCLI‐D‐11‐00466.1

10.1002/joc.1377

10.1007/s00382‐014‐2056‐1

10.1007/s00382‐012‐1633‐4

10.1175/JCLI‐D‐16‐0443.1

10.1016/S0079‐6611(98)00015‐9

10.1002/2016GL069961

10.1007/s00382‐017‐3834‐3

10.1175/JCLI‐D‐16‐0301.1

10.1175/1520‐0442(2004)017<4045:TETWIT>2.0.CO;2

10.1098/rspa.2013.0662

10.1029/2007GL031731

10.1016/S0065-2687(08)60005-9

10.1029/2007GL030285

10.1038/nature10946

10.1016/j.palaeo.2009.10.026

10.1038/nature07979

10.1175/JCLI‐D‐12‐00518.1

10.1175/2009JCLI2816.1

10.1175/JCLI‐D‐13‐00274.1

10.1029/2005GL024546

10.1038/315021a0

10.1016/0011-7471(76)90886-X

10.1002/2016GL068303

10.1029/JZ067i009p03403

10.1002/2015RG000493

10.1007/s00382‐016‐3319‐9

10.1175/JCLI‐D‐16‐0810.1

10.1175/JCLI‐D‐18‐0307.1

10.1029/2010GL044613

10.1175/1520‐0485(1992)022<0859:LASHFA>2.0.CO;2

10.1002/2016GL071134

10.1038/385516a0

10.1002/jgrd.50125

10.1126/science.1254937

10.1007/s00382-017-3979-0

10.1038/s41586‐018‐0320‐y

10.1175/JCLI‐D‐16‐0786.1

10.1126/science.1177840

10.1175/JCLI‐D‐16‐0712.1

10.1029/2008GL033292

10.1029/2012GL053901

10.1029/2006GL026510

10.1007/s00382‐013‐1933‐3

10.1029/2011GL047501

10.1029/2010GL042793

10.1029/2009GL038777

10.1007/s00382‐016‐3025‐7

10.1002/2014GL059274

10.1038/415863a

10.1126/science.aab3980

10.1126/science.aaf2575

10.1175/JCLI3654.1

10.1175/1520‐0442(2002)015<1754:AWVMRO>2.0.CO;2

10.1126/science.1141304

10.1007/s00382‐004‐0499‐5

10.1175/2008JCLI2019.1

10.1029/2010JC006243

10.1016/j.ocemod.2013.10.005

10.1016/j.ocemod.2015.11.007

10.1175/JCLI‐D‐11‐00463.1

10.1029/2012GL052315

10.1088/1748‐9326/10/9/094010

10.1088/1748‐9326/7/3/034011

Defant A., 1941, Wissenschaftliche Ergebnisse der Deutschen Atlantischen Expedition auf dem Forschungs—und Vermessungsschiff “Meteor” 1925–27, 191

10.1175/2010JCLI3659.1

10.1175/1520‐0442(1993)006<1993:IVOTTC>2.0.CO;2

10.1175/1520‐0442(2000)013<1481:MTCVDB>2.0.CO;2

10.1029/96GL03927

10.1007/s003820000075

10.1175/JCLI‐D‐15‐0396.1

10.1038/ngeo2738

10.1175/JCLI‐D‐16‐0358.1

10.1175/1520‐0442(2003)016<0057:UTPOSS>2.0.CO;2

10.1146/annurev‐marine‐120408‐151453

10.1175/1520‐0442(1993)006<1743:SCVOTN>2.0.CO;2

10.1175/JCLI‐D‐11‐00301.1

10.1016/S0079‐6611(97)00002‐5

10.1016/0079‐6611(88)90049‐3

10.1175/JCLI4174.1

10.1175/JCLI3328.1

10.1175/JCLI4284.1

10.1029/2006GL025766

10.1029/2002GL015229

10.1029/2007GL031584

10.1002/2016GL069815

10.1175/JCLI‐D‐16‐0790.1

10.1007/s10236‐015‐0853‐7

10.1038/srep14877

10.1016/j.jmarsys.2013.11.001

10.1038/ngeo1854

10.1029/2011GL047949

10.1175/1520‐0442(2001)014<0676:NAIVOR>2.0.CO;2

10.1175/1520‐0442(1999)012<2719:MVIGSS>2.0.CO;2

10.1029/2000GL012745

10.1002/wcc.441

10.1007/s00382‐009‐0674‐9

10.1175/JCLI‐D‐12‐00133.1

10.1007/s00382‐009‐0610‐z

10.1029/2007GL032484

10.1007/s00382‐010‐0835‐x

10.1175/1520‐0442(2001)014<1937:PONBRA>2.0.CO;2

10.1038/320602a0

10.1038/s41598‐017‐11046‐x

10.5194/os‐12‐481‐2016

10.1029/2011GL048158

10.1175/2010JCLI3471.1

10.1029/RG023i004p00357

10.1175/JCLI‐D‐15‐0007.1

10.1175/JCLI‐D‐17‐0009.1

10.1111/j.2153-3490.1977.tb00740.x

10.1002/2017GL072582

10.1038/ngeo1987

10.1175/JCLI‐D‐12‐00635.1

10.1038/35044048

10.1007/s00382‐014‐2370‐7

10.1029/2018GL078882

10.1007/s00382‐012‐1333‐0

10.1007/s00382‐011‐1109‐y

10.1175/JCLI‐D‐14‐00424.1

10.1175/JCLI‐D‐15‐0326.1

10.1007/s00382‐016‐3283‐4

10.1002/joc.684

10.1126/science.1060040

10.1029/JC091iC04p05037

10.1029/2005GL024803

10.1029/2004GL019932

10.1175/1520‐0493(1968)096<0669:GVOTOO>2.0.CO;2

10.1126/science.249.4974.1251

10.1002/2017GL075044

10.1126/science.275.5297.181

10.1007/s003820050177

10.1175/1520‐0442(1995)008<2440:ALTODB>2.0.CO;2

10.1007/s10236‐010‐0292‐4

10.1029/2009JD012728

10.1038/nature12268

10.1002/2016JD024751

10.1126/science.1205683

10.1002/jgrc.20268

10.1007/s00376‐016‐5270‐4

10.1007/s00382‐017‐3760‐4

10.1111/j.2153-3490.1976.tb00696.x

10.1175/1520‐0485(1980)010<0159:HBOTOA>2.0.CO;2

10.1175/1520‐0485(1982)012<0922:OMHTIT>2.0.CO;2

10.1016/j.pocean.2009.03.001

10.1007/s00382‐007‐0263‐8

10.1029/2008GL034059

10.1002/2014GL060420

10.1007/s00382‐009‐0672‐y

10.1007/s00382‐011‐1229‐4

10.1023/A:1026028728241

10.1175/JCLI‐D‐14‐00301.1

10.1007/s00382‐009‐0571‐2

10.1038/ngeo316

10.1175/1520‐0442(2001)014<0656:TROIOI>2.0.CO;2

10.1175/1520‐0485(1972)002<0336:ANCOTC>2.0.CO;2

10.1023/A:1005546300948

10.3189/002214308786570908

10.1175/2007JCLI2005.1

10.1175/2011JCLI4060.1

10.1126/science.269.5224.676

10.1029/2010GL042616

10.1038/srep32881

10.1038/ngeo2715

10.1111/j.1600‐0870.2004.00060.x

10.1175/2010JCLI3310.1

10.1175/JCLI3462.1

10.1007/s00382‐009‐0569‐9

10.1175/JCLI‐D‐14‐00018.1

10.1175/2007JCLI2146.1

10.1126/science.1141293

10.1007/s00382‐013‐1712‐1

10.1088/1748‐9326/9/6/061001

Keenlyside N. S., 2016, Climate change: Multidecadal and beyond, 141

10.1007/s00382‐003‐0316‐6

10.1126/science.288.5473.1984

10.1016/j.jmarsys.2013.09.004

10.1029/2008PA001598

10.1029/RG021i001p00001

10.1175/JCLI‐D‐17‐0193.1

10.1029/2018GL080474

10.1073/pnas.0606078104

10.1038/ngeo2529

10.1175/2008JCLI2162.1

10.1175/2008JCLI2628.1

10.1029/2005GL024233

10.1029/2006GL026242

10.1038/ncomms4323

10.1038/ncomms1186

10.1007/s00382‐011‐1132‐z

10.1007/s00382‐013‐1821‐x

10.1007/s00382‐017‐3896‐2

10.1002/2017GL074016

10.1175/2007JCLI1874.1

10.1002/2014GL061416

10.1007/s00382‐015‐2705‐z

10.1029/2004RG000166

10.1175/1520‐0442(1994)007<0141:IVINAS>2.0.CO;2

10.1007/s00382‐011‐1040‐2

10.1175/JCLI‐D‐14‐00228.1

10.1016/j.palaeo.2015.08.040

10.1016/S0012‐821X(01)00301‐6

10.1016/S0012‐821X(99)00098‐9

10.1038/nature04477

10.1023/A:1005416332322

10.1002/2015PA002920

10.1175/JCLI3876.1

10.1029/2006GL027969

10.1016/j.dsr2.2010.10.066

10.1175/1520‐0442(2004)017<1605:RMAPMC>2.0.CO;2

10.1175/JCLI‐D‐17‐0372.1

10.1073/pnas.0510095103

10.1175/JCLI‐D‐17‐0810.1

10.1002/2017GL072524

10.1029/2012GL051106

10.1029/2009GL039847

10.1175/JCLI‐D‐16‐0617.1

10.1038/ncomms14991

10.1002/2017GL076210

Li J., 2017, EGU General Assembly Conference Abstracts, 5987

10.1007/s00376‐007‐0126‐6

10.1029/2007GL032901

10.1038/nclimate2840

10.1002/asl2.521

10.1029/2009GL039166

10.5194/os‐10‐227‐2014

10.1126/science.1189250

10.1146/annurev‐marine‐120710‐100740

10.1126/science.aau6592

10.1038/ngeo947

10.1029/2008GL033394

10.1029/2006GL027655

10.1029/2011JD015848

10.1007/s00382‐001‐0196‐6

10.1175/JCLI‐D‐16‐0525.1

10.1175/2011JCLI4002.1

10.1016/j.dsr2.2010.10.067

10.1029/2006EO240001

10.1126/science.1177303

10.1175/1520‐0477(1997)078<1069:APICOW>2.0.CO;2

10.1007/s00382‐013‐1852‐3

10.1175/1520‐0442(2000)013<3239:RVOTNA>2.0.CO;2

10.1007/s00382‐013‐1767‐z

10.1175/1520‐0442(2001)014<1399:ASOTIO>2.0.CO;2

10.1029/98RG02739

10.1002/2014GL059338

10.1175/JCLI‐D‐13‐00242.1

10.1002/qj.2107

10.1175/JCLI‐D‐11‐00633.1

10.1073/pnas.0306738101

10.1029/2012GL052933

10.1038/nature14491

10.1038/s41558‐018‐0163‐4

10.1038/nclimate2330

10.1038/nature02494

10.1007/s00382‐013‐1930‐6

Medhaug I. &Furevik T.(2011).North Atlantic 20th century multidecadal variability in coupled climate models: Sea surface temperature and ocean overturning circulation.

10.1007/s00382‐011‐1124‐z

10.1002/2015GL064360

10.1007/s00382‐002‐0294‐0

10.5194/cpd‐7‐2511‐2011

10.1002/2013GL058084

10.1002/2016GL068227

10.1007/s00382‐010‐0867‐2

10.1007/s00382‐016‐3416‐9

10.1007/s00382‐017‐3935‐z

10.1038/srep40861

10.1029/2005PA001214

10.1175/JCLI‐D‐13‐00476.1

10.1029/2010GL044517

10.1007/s00382‐010‐0958‐0

10.1175/JCLI‐D‐12‐00081.1

10.1002/2014GL059259

10.1002/2016GL071337

10.1175/1520‐0485(1996)026<0671:JBPTAG>2.0.CO;2

10.1175/JCLI‐D‐15‐0508.1

10.1007/s00382‐010‐0908‐x

10.1029/2011GL048650

10.1175/JCLI‐D‐17‐0010.1

10.1038/ncomms1420

10.1016/j.ocemod.2006.08.004

10.1175/2008JCLI2511.1

10.1007/s00382‐015‐2654‐6

10.1007/s00382‐013‐1860‐3

10.1002/2016GL067925

10.1038/nature14518

10.1007/s00382‐016‐3467‐y

10.1038/ngeo955

10.1175/BAMS‐D‐14‐00233.1

10.1007/s00382‐016‐3447‐2

Pant G. B., 1988, Statistical models of climate reconstruction using Tree‐ring data, Proceedings of the Indian National Academy of Sciences, 50, 354

10.1007/s00382‐016‐2982‐1

10.1029/2008GL035779

10.1002/2015PA002832

Pedlosky J., 2013, Ocean circulation theory

10.1088/1748‐9326/9/3/034018

10.1007/s00382‐015‐2887‐4

10.1002/2015JD024107

10.1007/s00382‐012‐1466‐1

10.1080/07055900.2015.1057684

10.1175/JPO3178.1

10.1002/2017JC012845

10.1175/3209.1

10.1175/1520‐0442(2003)016<2078:LIVIAM>2.0.CO;2

10.1007/s00382‐008‐0522‐3

10.1175/1520‐0442(2003)016<2067:VATOAT>2.0.CO;2

10.1002/2017GL074886

10.1038/nature01090

10.1029/2002JD002670

10.1002/2017PA003154

10.1038/ncomms13502

10.1111/j.2153-3490.1978.tb00822.x

10.1007/s00382‐012‐1624‐5

10.1002/2014JD021983

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10.1007/s00382‐014‐2115‐7

10.1029/2012GL053370

10.1007/s00382‐013‐1810‐0

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10.1175/JCLI‐D‐16‐0127.1

10.1038/ngeo552

10.1002/2015GL066262

10.3402/tellusa.v68.31717

Sarkisyan A. S., 1971, Joint effect of baroclinicity and bottom relief as an important factor in the dynamics of the sea current, Investiya Academy of Sciences, USSR, Atmospheric and Ocean Sciences, 1, 173

10.1038/367723a0

10.1073/pnas.1207806109

10.1029/95RG00879

10.1175/2009JCLI3060.1

10.1038/nature09051

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10.1002/2017GL073644

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10.5194/tc‐6‐1231‐2012

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10.5194/tc‐3‐11‐2009

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10.5194/cp‐14‐157‐2018

10.1002/rog.20017

10.1002/2017GL076350

10.5194/os‐10‐29‐2014

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10.1126/science.1109496

10.1175/JCLI4038.1

10.1175/1520‐0442(2003)016<3296:IOTOON>2.0.CO;2

10.1175/BAMS‐D‐16‐0266.1

10.1002/2013GL059076

10.1038/s41558‐018‐0247‐1

10.1073/pnas.33.11.318

10.1007/978-3-642-45881-1_11

10.1038/ncomms7545

10.1016/j.ocemod.2013.12.007

10.1175/1520‐0485(2003)033<0530:SIADOC>2.0.CO;2

10.1175/1520‐0442(2003)016<3213:DMOSFT>2.0.CO;2

10.1175/JCLI‐D‐14‐00664.1

10.1175/2011JCLI4207.1

10.1029/2012GL053046

10.1038/nature09394

10.1175/1520‐0442‐11.8.1906

10.1175/JCLI4283.1

10.1016/j.jmarsys.2013.07.006

10.1175/2008JCLI2561.1

10.1029/2011GL048712

10.1073/pnas.1615880114

10.1175/JCLI‐D‐16‐0030.1

10.1175/1520‐0442(2001)014<3433:EOMAAO>2.0.CO;2

10.1175/2007JPO3833.1

10.1029/2006GL026894

10.1007/BF00210625

10.1126/science.1166349

10.1073/pnas.1212471110

10.1175/2007JCLI1562.1

10.1029/2012PA002313

10.1023/A:1016168827653

10.1175/3219.1

10.1175/JCLI‐D‐11‐00670.1

10.1029/134GM06

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10.1007/s00382‐009‐0560‐5

10.1175/JCLI3770.1

10.1029/2007GC001809

10.1175/2007JCLI2029.1

10.1175/JCLI‐D‐12‐00721.1

10.1038/nclimate2118

10.1016/j.ocemod.2014.12.005

10.1175/JCLI‐D‐14‐00738.1

10.1038/ngeo2962

10.1371/journal.pone.0022740

10.1002/2016JD025979

10.1029/2008JD010929

10.1175/1520‐0442(1998)011<3167:DASLTP>2.0.CO;2

Warren B. A.(1981).Deep circulation of the world ocean. Evolution of physical oceanography 6‐41.

10.1175/1520‐0442(1998)011<0759:OTVOTT>2.0.CO;2

10.1175/JCLI‐D‐18‐0269.1

10.1029/2010GL044176

10.1175/2009JCLI3087.1

10.1175/2007JAS2347.1

10.1175/2007JCLI1858.1

10.1007/s10872‐011‐0003‐x

10.1016/j.epsl.2017.10.012

10.1007/s00382‐011‐1128‐8

10.1175/JCLI‐D‐12‐00478.1

10.1175/1520‐0485(1985)015<1876:ITNAIS>2.0.CO;2

10.1002/2013GL058458

Wüst G.(1935).Schichtung und Zirkulation des Atlantischen Ozeans. Die Stratosphare. Wiss. Ergebn. Dtsch. Atl. Exped 6 180.

10.1007/s00382‐011‐1071‐8

10.3402/tellusa.v46i4.15484

Xu X., 2018, Climate Dynamics, 1

10.1007/s00382‐014‐2247‐9

10.1038/ncomms10930

10.1038/s41467‐017‐01377‐8

10.1029/2018GL077378

10.1029/2019GL082787

10.1002/2014JC010317

10.1029/92GL02920

10.1175/1520‐0442(1997)010<3059:DVICSI>2.0.CO;2

10.1175/JCLI‐D‐12‐00231.1

10.1175/JPO‐D‐14‐0100.1

10.1175/JCLI‐D‐13‐00125.1

10.1175/JCLI‐D‐11‐00595.1

10.1175/BAMS‐D‐17‐0098.1

10.1002/2015GL065364

10.1007/s40641‐017‐0064‐z

10.1175/JCLI‐D‐14‐00347.1

10.1002/2016GL067679

10.1088/1748‐9326/8/3/034026

10.1002/2015GL067284

10.1007/s00382‐013‐1669‐0

10.1029/2010JC006812

10.1002/2015GL064596

10.1007/s00382‐016‐3190‐8

10.1002/jgrc.20390

10.1002/2014MS000415

10.1029/2007GL030225

10.1029/2008GL035463

10.1029/2010GL044474

10.1073/pnas.1422296112

10.1002/2017GL074342

10.1175/JCLI3460.1

10.1029/2006GL026267

10.1029/2007GL031601

10.1029/2009GL037260

10.1029/2006GL028683

10.1029/2011JC007240

10.1175/JAS‐D‐12‐0331.1

10.1126/science.aaf1660

10.1175/JCLI3623.1

10.1175/JPO3102.1

10.1002/2017GL076397

10.1016/j.coldregions.2015.08.006

10.1175/JAS‐D‐12‐0208.1

10.1007/s00382‐015‐2866‐9

10.1007/s00376‐015‐5030‐x

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Reviews of Geophysics

Tập 57 Số 2

316-375

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