Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự kết nối của các dị thường nhiệt độ bề mặt biển vùng nhiệt đới Thái Bình Dương đến khí quyển Bắc Bán cầu vào tháng Mười một
Tóm tắt
Chúng tôi nghiên cứu các dị thường trong tuần hoàn khí quyển Bắc Bán cầu liên quan đến các dị thường nhiệt độ bề mặt biển (SST) có liên quan đến các hiện tượng El Nino-Oxi Thái Bình Dương phía Đông và El Nino-Oxi Thái Bình Dương trung tâm vào cuối mùa thu (tháng Mười một). Nghiên cứu này được thúc đẩy bởi nhu cầu cải thiện hiểu biết về điều kiện khí hậu mùa thu có thể ảnh hưởng đến khí hậu mùa đông, cũng như thiếu sót trong nghiên cứu các quá trình khí hậu mùa thu Bắc Bán cầu so với mùa đông. Bằng cách sử dụng các bộ dữ liệu phân tích lại và SST có sẵn từ cuối thế kỷ 19 đến những năm gần đây, chúng tôi phát hiện ra rằng có hai phản ứng khí quyển chính; một là mô hình sóng số 4 trên toàn bán cầu, mô hình còn lại có dạng hình tròn hơn. Cả hai mô hình này đều có liên quan đến mô hình Tây Đại Tây Dương (dịch chuyển về phía nam của Oscillation Bắc Đại Tây Dương) trong khu vực Đại Tây Dương. Sự hoạt động của các mô hình này được gợi ý là phụ thuộc vào dòng chảy trung bình nền, với dị thường hình tròn hoạt động trong những thập kỷ gần đây, trong khi mô hình sóng số 4 thì có trong những thập kỷ trước. Sự chuyển đổi này liên quan đến sự thay đổi dấu hiệu tương quan trong Bắc Thái Bình Dương. Chúng tôi thảo luận về tính vững chắc của phát hiện này. Khả năng của hai mô hình tuần hoàn khí quyển tổng quát (ICTP-AGCM và ECHAM-AGCM) trong việc tái hiện các kết nối xa cũng được xem xét. Bằng chứng cho thấy rằng mô hình sóng số 4 và tín hiệu mô hình Tây Đại Tây Dương có thể được các mô hình tái hiện, trong khi sự chuyển đổi từ đây sang phản ứng hình tròn cho những năm gần đây chưa được tìm thấy một cách chắc chắn.
Từ khóa
#Dị thường SST #El Nino-Oxi #tuần hoàn khí quyển #Bắc Bán cầu #mô hình khí quyển tổng quátTài liệu tham khảo
Ashok K, Behera SK, Rao SA, Weng H, Yamagata T (2007) El Nino Modoki and its possible teleconnection. J Geophys Res (Oceans) 112:C11007. doi:10.1029/2006JC003798
Baldwin MP, Dunkerton TJ (2001) Stratospheric harbinger of anomalous weather regimes. Science 294:581–584
Barnes EA, Polvani L (2013) Response of the midlatitude jets, and their variability, to increased greenhouse gases in the CMIP5 models. J Clim 26:7117–7135. doi:10.1175/JCLI-D-12-00536.1
Barnston AG, Livezey RE (1987) Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns. Mon Weather Rev 115:1083–1126
Bell CJ, Gray LJ, Charlton-Perez AJ, Joshi MM, Scaife AA (2009) Stratospheric communication of El Nino teleconnections to European winter. J Clim 22:4083–4096. doi:10.1175/2009JCLI2717.1
Bladé I, Newman M, Alexander MA, Scott JD (2008) The late fall extratropical response to ENSO: Sensitivity to coupling and convection in the tropical West Pacific. J Clim 21:6101–6117. doi:10.1175/2008JCLI1612.1
Branstator G (2002) Circumpolar teleconnections, the jet stream waveguide, and the North Atlantic Oscillation. J Clim 15:1893–1910
Bueh C, Nakamura H (2007) Scandinavian pattern and its climatic impact. Q J R Meteorol Soc 133:2117–2131. doi:10.1002/qj.173
Cagnazzo C, Manzini E (2009) Impact of the stratosphere on the winter tropospheric teleconnections between ENSO and the North Atlantic and European Region. J Clim 22:1223–1238. doi:10.1175/2008JCLI2549.1
Chen WY, van den Dool H (2003) Sensitivity of teleconnection patterns to the sign of their primary action center. Mon Weather Rev 131:2885–2899
Compo GP, coauthors (2011) The Twentieth Century Reanalysis Project. Q J R Meteorol Soc 137:1–28. doi:10.1002/qj.776
Deser C, Phillips A, Bourdette V, Teng H (2012) Uncertainty in climate change projections: the role of internal variability. Clim Dyn 38:527–546. doi:10.1007/s00382-010-0977-x
Garcia-Herrera R, Calvo N, Garcia RR, Giorgetta MA (2006) Propagation of ENSO temperature signals into the middle atmosphere: a comparison of two general circulation models and ERA-40 reanalysis data. J Geophys Res (Atmospheres) 111:D06101. doi:10.1029/2005JD006061
Garcia-Serrano J, Haarsma RJ (2016) Non-annular, hemispheric signature of winter North Atlantic Oscillation. Clim Dyn. doi:10.1007/s00382-016-3292-3
Garcia-Serrano J, Frankignoul C, Gastineau G, de la Camara A (2015) On the predictability of the winter Euro-Atlantic climate: lagged influence of autumn Arctic sea ice. J Clim 28:5195–5216. doi:10.1175/JCLI-D-14-00472.1
Garfinkel CI, Hartmann HL (2008) Different ENSO teleconnections and their effects on the stratospheric polar vortex. J Geophys Res 113:D18114. doi:10.1029/2008JD009920
Garfinkel CI, Hurwitz MM, Waugh DW, Butler AH (2013) Are the teleconnections of Central Pacific and Eastern Pacific El Nino distinct in boreal wintertime? Clim Dyn 41:1835–1852. doi:10.1007/s00382-012-1570-2
Gill AE (1980) Some simple solutions for heat-induced tropical circulations. Q J R Meteorol Soc 106:447–462
Graf H-F, Zanchettin D (2012) Central Pacific El Nino, the “subtropical bridge,” and Eurasian climate. J Geophys Res (Atmospheres) 117:D01102. doi:10.1029/2011JD016493
Hegyi BM, Deng Y (2011) A dynamical fingerprint of tropical Pacific sea surface temperatures on the decadal-scale variability of cool-season Arctic precipitation. J Geophys Res 116:D20121. doi:10.1029/2011JD016001
Herceg-Bulić I, Branković Č, Kucharski F (2012) Winter ENSO teleconnections in a warmer climate. Clim Dyn 38:1593–1613. doi:10.1007/s00382-010-0987-8
Herceg-Bulić I, Mezzina B, Kucharski F, Ruggieri P, King MP (2017) Wintertime ENSO influence on late spring European climate: the stratospheric response and the role of North Atlantic SST. Int J Climatol. doi:10.1002/joc.4980
Hoskins BJ, Ambrizzi T (1993) Rossby wave propagation on a realistic longitudinally varying flow. J Atmos Sci 50:1661–1671
Hoskins BJ, Karoly D (1981) The steady linear response of a spherical atmosphere to thermal and orographic forcing. J Atmos Sci 38:1179–1196
Jin F, Hoskins BJ (1995) The direct response to tropical heating in a baroclinc atmosphere. J Atmos Sci 52(3):307–319
Kalnay E, coauthors (1996) The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project. Bull Amer Meteor Soc 77:437–470
Kao HY, Yu JY (2009) Contrasting eastern-Pacific and central-Pacific types of ENSO. J Clim 22:615–632. doi:10.1175/2008JCLI2309.1
Kidston J, Gerber EP (2010) Intermodel variability of the poleward shift of the austral jet stream in the CMIP3 integrations linked to biases in 20th century climatology. Geophys Res Lett 37:L09708. doi:10.1029/2010GL042873
Kim B-M, Son S-W, Min S-K, Jeong J-H, Kim S-J, Zhang X, Shim T, Yoon J-H (2014) Weakening of the stratospheric polar vortex by Arctic sea-ice loss. Nat Commun. doi:10.1038/ncomms5646
King MP, Garcia-Serrano J (2016) Potential ocean-atmosphere preconditioning of late autumn Barents-Kara sea ice concentration anomaly. Tellus A 68:28580. doi:10.3402/tellusa.v68.28580
King MP, Kucharski F, Molteni F (2010) The roles of external forcings and internal variabilities in the Northern Hemisphere atmospheric circulation change from the 1960s to the 1990s. J Clim 23:6200–6220. doi:10.1175/2010JCLI3239.1
King MP, Hell M, Keenlyside N (2016) Investigation of the atmospheric mechanisms related to the autumn sea ice and winter circulation link in the Northern Hemisphere. Clim Dyn 46:1185–1195. doi:10.1007/s00382-015-2639-5
Kobayashi S, Ota Y, Harada Y, Ebita A, Moriya M, Onoda H, Onogi K, Kamahori H, Kobayashi C, Endo H, Miyaoka K, Takahashi K (2015) The JRA-55 Reanalysis: General specifications and basic characteristics. J Met Soc Jap 93:5–48. doi:10.2151/jmsj.2015-001
Kodera K (2010) Change in the ENSO teleconnection characteristics in the boreal winter. SOLA 6A:021–024. doi:10.2151/sola.6A-006
Kucharski F, Molteni F, King MP, Farneti R, Kang I-S, Feudale L (2013) On the need of intermediate complexity general circulation models—a “SPEEDY” example. Bull Amer Meteor Soc 94:25–30. doi:10.1175/BAMS-D-11-00238.1
Kug J-S, Jin FF, An S-I (2009) Two types of El Nino Events: cold tongue El Nino and warm pool El Nino. J Clim 22:1499–1515. doi:10.1175/2008JCLI2624.1
Kug J-S, An S-I, Ham Y-G, Kang I-S (2010) Changes in El Nino and La Nina teleconnections over North Pacific-America in the global warming simulations. Theor Appl Climatol 100:275–282. doi:10.1007/s00704-009-0183-0
Latif M, Keenlyside N, Bader J (2007) Tropical sea surface temperature, vertical wind shear, and hurricane development. Geophys Res Lett 34:L01710. doi:10.1029/2006GL02796
Lee T, McPhaden M (2010) Increasing intensity of El Nino in the central-equatorial Pacific. Geophys Res Lett 37:L14603. doi:10.1029/2010GL044007
Lopéz-Parages J, Rodriguez-Fonseca B (2012) Multidecadal modulation of El Nino influence on the Euro-Mediterranean rainfall. Geophys Res Lett 39:L02704. doi:10.1029/2011GL050049
Lopéz-Parages J, Rodriguez-Fonseca B, Terray L (2014) A mechanism for the multidecadal modulation of ENSO teleconnection with Europe. Clim Dyn. doi:10.1007/s00382-014-2319-x
Maycock AC, Keeley SPE, Charlton-Perez AJ, Doblas-Reyes FJ (2011) Stratospheric circulation in seasonal forecasting models: implications for seasonal prediction. Clim Dyn 36:309–321. doi:10.1007/s00382-009-0665-x
Molteni F (2003) Atmospheric simulations using a GCM with simplified physical parameterizations. I: model climatology and variability in multi-decadal experiments. Clim Dyn 20:175–191. doi:10.1007/s00382-002-0268-2.
Nakamura T, Yamazaki K, Iwamoto K, Honda M, Miyoshi Y, Ogawa Y, Ukita J (2015) A negative phase shift of the winter AO/NAO due to the recent Arctic sea-ice reduction in late autumn. J Geophys Res (Atmospheres) 120:3209–3227. doi:10.1002/2014JD022848
Nakamura T, Yamazaki K, Iwamoto K, Honda M, Miyoshi Y, Ogawa Y, Tomikawa Y, Ukita J (2016) The stratospheric pathway for Arctic impacts on midlatitude climate. Geophys Res Lett 43:3494–3501. doi:10.1002/2016GL068330
Orsolini YJ, Senan R, Benestad RE, Melsom A (2012) Autumn atmospheric response to the 2007 low Arctic sea ice extent in coupled ocean-atmosphere hindcasts. Clim Dyn 38:2437–2448. doi:10.1007/s00382-011-1169-z
Rayner NA, Parker DE, Horton EB, Folland CK, Alexander LV, Rowell DP, Kent EC, Kaplan A (2003) Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century. J Geophys Res 108:4407. doi:10.1029/2002JD002670
Riddle EE, Butler AH, Furtado JC, Cohen JL, Kumar A (2013) CFSv2 ensemble prediction of the wintertime Arctic Oscillation. Clim Dyn 41:1099–1116. doi:10.1007/s00382-013-1850-5.
Sardeshmukh PD, Hoskins BJ (1988) The generation of global rotational flow by steady idealized tropical divergence. J Atmos Sci 45:1228–1251
Scaife AA, coauthors (2014) Skillful long-range of European and North American winters. Geophys Res Lett 41:2514–2515. doi:10.1002/2014GL059637
Scaife AA, Comer RE, Dunstone NJ, Knight JR, Smith DM, MacLachlan C, Martin N, Peterson, Rowlands D, Carroll EB, Belcher S, Slingo J (2016) Tropical rainfall, Rossby waves and regional winter climate predictions. Q J R Meteorol Soc. doi:10.1002/qj.2910
Schneider EK, Fennessy MJ, Kinter JL III (2009) A statistical-dynamical estimate of winter ENSO teleconnections in a future climate. J Clim 22:6624–6638. doi:10.1175/2009JCLI3147.1
Smith TM, Reynolds RW, Peterson TC, Lawrimore J (2008) Improvements to NOAA’s historical merged land–ocean surface temperature analysis (1880–2006). J Clim 21:2283–2296. doi:10.1175/2007JCLI2100.1
Stockdale TN, Molteni F, Ferranti L (2015) Atmospheric initial conditions and the predictability of the Arctic Oscillation. Geophys Res Lett 42:1173–1179. doi:10.1002/2014GL062681
Sun L, Deser C, Tomas RA (2015) Mechanisms of stratospheric and tropospheric circulation response to projected Arctic sea ice loss. J Clim 28:7824–7845. doi:10.1175/JCLI-D-15-0169.1
Takaya K, Nakamura H (2001) A formulation of a phase independent wave-activity flux of stationary and migratory quasigeostrophic eddies on a zonally varying basic flow. J Atmos Sci 58:608–627
Teng H, Branstator G (2012) A zonal wavenumber-3 pattern of Northern Hemisphere wintertime planetary wave variability at high latitudes. J Clim 25:6756–6769. doi:10.1175/JCLI-D-11-00664.1
van Oldenborgh GJ, Burgers G (2005) Searching for decadal variations in ENSO precipitation teleconnections. Geophys Res Lett 32:L15701. doi:10.1029/2005GL023110
von Storch H, Zwiers FW (1999) Statistical analysis in climate research. Cambridge University Press, Cambridge