Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Những biến chuyển trong IOD và tác động của chúng đến mối liên hệ với lượng mưa Đông Phi
Tóm tắt
Sự chuyển biến trong mối quan hệ giữa Dipole Ấn Độ Dương (IOD) và lượng mưa Đông Phi được nghiên cứu sử dụng dữ liệu quan sát lịch sử qua các thập kỷ. Hệ thống khí hậu cho khu vực Đông Phi xích đạo (EEA) trong mùa mưa ngắn từ tháng 10 đến tháng 12 (OND) được đặc trưng bởi các biến động không gian và thời gian của lượng mưa Đông Phi xích đạo (EEAR). Do đó, chỉ số EEAR được tạo ra từ thành phần chính đầu tiên của phân tích chức năng trực giao thực nghiệm (EOF) trong miền lượng mưa của EEA. IOD, đã từng được liên kết với EEAR trong những nghiên cứu trước đây, là chế độ khí hậu chính điều khiển Ấn Độ Dương nhiệt đới trong khoảng thời gian OND. Nó thường được biểu diễn bằng chỉ số chế độ dipole dựa trên độ dốc theo hướng phương ngang của các dị thường nhiệt độ mặt biển (SST) trong Ấn Độ Dương nhiệt đới. Do đó, các chế độ khí hậu, IOD và EEAR, được giả định là tạo thành một mạng lưới hai nút của các hệ thống con chủ yếu điều khiển khí hậu của Đông Phi xích đạo trong thời gian OND. Hành vi tập thể của những chế độ khí hậu này được nghiên cứu thông qua việc xem xét các chỉ số đại diện của chúng trong giai đoạn 1901 đến 2009 bằng các kỹ thuật thống kê đơn giản. Kết quả cho thấy rằng tương tác giữa hai chế độ khí hậu này, tạo nên mạng lưới, không phải là tuyến tính như đã được giả định trước đây, mà được đặc trưng bởi các sự chuyển dịch được xác định bởi các quá trình kết hợp và đồng bộ của các hệ thống nhiệt đới. Trong những trường hợp mà sự đồng bộ được tiếp theo bởi một sự gia tăng đột ngột trong sức mạnh kết hợp giữa hai hệ thống con, trạng thái đồng bộ đã được thiết lập bị phá hủy và một trạng thái khí hậu mới xuất hiện như vào các năm 1961 và 1997. Sự thay đổi này trong khí hậu khu vực đi kèm với những biến đổi đáng kể trong lượng mưa khu vực và các biến động IOD. Nhưng trong những sự kiện mà sự đồng bộ được theo sau bởi một sự mất mát đột ngột trong sức mạnh kết hợp, khí hậu không bị rối loạn và không có sự chuyển dịch trong khí hậu của Đông Phi xích đạo được ghi nhận như vào năm 1918. Cơ chế chuyển dịch khí hậu này dường như tương thích với lý thuyết về hỗn loạn đồng bộ và có ích cho các dự đoán dài hạn về lượng mưa ngắn ở Đông Phi.
Từ khóa
#Dipole Ấn Độ Dương #khí hậu #Đông Phi #lượng mưa Đông Phi xích đạo #phân tích chức năng trực giao #nhiệt độ mặt biển #đồng bộ hóaTài liệu tham khảo
Allan RJ, Lindesay JA, Reason CJC (1995) Multidecadal variability in the climate system over the Indian Ocean region during austral summer. J Climate 8:1853–1873
Alley RB, Clark PU, Kelwin LD, Webb RS (1999) Making sense of millenium-scale climate change. Amer Geophys Union Geophys Monogr 112:385–394
Behera SK, Luo JJ, Masson S, Delecluse P, Gualdi S, Navarra A, Yamagata T (2005) Paramount impact of the Indian Ocean Dipole on the East African short rains: a CGCM study. J Climate 18:4514–4530
Black E, Slingo J, Sperber KR (2003) An Observational Study of the Relationship between Excessively Strong Short Rains in Coastal East Africa and Indian Ocean SST. Mon Wea Rev 131:74–94
Cai W, Sullivan A, Cowan T (2009) Climate change contributes to more frequent consecutive positive Indian Ocean Dipole events. Geophys Res Lett 36:L23704. doi:10.1029/2009GL040163
Clark CO, Webster PJ, Cole JE (2003) Interdecadal variability of the relationship between the Indian Ocean zonal mode and East African coastal rainfall anomalies. J Climate 16:548–554
Hansen J, Nazarenko L, Ruedy R, Mki S, Willis J, Del Genio A, Koch D, Lacis A, Lo K, Menon S, Novakov T, Perlwitz J, Russell G, Schmidt GA, Tausnev N (2005) Earth's energy imbalance. Confirm Implic Sci. doi:10.1126/science.1110252
Hong CC, Li T, Lin Ho Kug JS (2008) Asymmetry of the Indian Ocean Dipole. Part I: observational analysis. J Climate 21:4834–4848
Indeje M, Semazzi HFM, Ogallo IJ (2000) ENSO signals in East African rainfall seasons. Int J Climatol 20:19–46
Kaplan D, Glass L (1995) Understanding nonlinear dynamics. Springer, New York
Kaplan A, Cane M, Kushnir Y, Clement A, Blumenthal M, Rajagopalan B (1998) Analyses of global sea surface temperature 1856–1991. J Geophy Res 103:18,567–18,589
Kendall M (1980) Multivariate analysis, 2nd edn. Charles Griffin and Co London, High Wycombe
Manatsa D, Matarira CH (2009) Changing dependence of Zimbabwe rainfall variability on ENSO and the Indian Ocean Dipole/zonal mode. Theor Appl Climatol. doi:10:1007/s00704-009-0114-0
Manatsa D, Matarira CH, Mukwada G (2009) Relative impacts of ENSO and Indian Ocean dipole/zonal mode on east SADC rainfall. Int J Climatol. doi:10.1002/joc.2086
Manatsa D, Matarira CH, Mukwada G (2010) Relative impact of ENSO and Indian Ocean Dipole/zonal mode on east SADC rainfall. Int J Climatol. doi:10.1002/joc.2086
Manatsa D, Reason CJC, Mukwada G (2011) On the decoupling of the IODZM from southern African rainfall variability. Int J Climatol. doi:10.1002/joc.2306
Nyenzi BS (1992) An analysis of interannual rainfall over eastern Africa. J Afr Meteorol Soc 1:57–79
Onnela JP, Saramaki J, Kertesz J, Kaski K (2005) Intensity and coherence of motifs in weighted complex networks, Phys. Rev. E71, 065103
Overland JE, Percival DB, Mofjeld HO (2006) Regime shifts and red noise in the North Pacific. Deep-Sea Res (1 Oceanogr Res Pap) 54:582–588
Pecora LM, Carroll TL, Johnson GA, Mar DJ, Heagy JF (1997) Fundamentals of synchronization in chaotic systems, concepts, and applications. Chaos 7:520–543
Ramstorf S (2000) The thermohaline ocean circulation—a system with dangerous thresholds? Clim Changes 46:247–256
Rial JA et al (2004) Nonlinearities, feedbacks and critical thresholds within the earth's climate system. Climate Chang 65:11–38
Rodionov S (2004) A sequential algorithm for testing climate regime shifts. Geophys Res Lett 31:L09204. doi:10.1029/2004GL019448
Rodionov SN, Overland JE (2005) Application of a sequential regime shift detection method to the Bering Sea ecosystem. ICES J Mar Sci 62:328–332
Roxy M, Gualdi S, Drbohlav HKE, Navarra A (2010) Seasonality in the relationship between El Nino and Indian Ocean Dipole. Clim Dyn. doi:10.1007/s00382-010-0876-1
Rudolf B, Becker A, Schneider U, Meyer-Christoffer A, Ziese M (2011) New Full Data Reanalysis Version 5 provides high-quality gridded monthly precipitation data. GEWEX News 21(2):4–5
Saji NH, Goswami BN, Vinayachandran PN, Yamagata T (1999) A dipole mode in the tropical Indian Ocean. Nature 401:360–363
Schreck CJ, Semazzi FHM (2004) Variability of the recent climate of eastern Africa. Int J Climatol 24:681–701
Smith TM, Reynolds RW (2003) Extended Reconstruction of Global Sea Surface Temperatures Based on COADS Data (1854–1997). J Climate 16:1495–1510
Song Q, Vecchi GA, Rosati AJ (2007) Indian Ocean variability in the GFDL coupled climate model. J Climate 20(13):2895–2916
Tsonis AA, Roebber PJ (2004) The architecture of the climate network. Physica 333:497–504
Tsonis AA, Swanson K, Kravtsov S (2007) A new dynamical mechanisms for major climate shifts. Geophys Res Lett 34:L13705. doi:10.1029/2007GL030288
Tsonis AA, Swanson KL, Wang G (2006) On the role of atmospheric teleconnections in Climate. Geophys J Climate 21:2990–3001
Vanassche P, Gielen GGE, Sansen W (2003) Behavioral modeling of (coupled) harmonic oscillators, IEEE Trans. Comput Aided Design Integr Circuits Syst 22:1017–1027
Wang F, Chang P (2008) A linear stability analysis of coupled tropical Atlantic variability. J Climate 21:2421–2436. doi:10.1175/2007JCLI2035.1
Yamagata T, Behera S, Luo J, Masson S, Delecluse P, Gualdi P, Navarra A (2003) Impact of the Indian Ocean Dipole on the East African short rains: a CGCM study. CLIVAR Exch 27:43–45
Yuan Y, Chan CLJ, Zhou W, Li CY (2008) Decadal and interannual variability of the Indian Ocean Dipole. Adv Atmos Sci 25:856–866. doi:10.1007/s00376-008-0856-0