Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các kết nối khí quyển trong khí hậu ấm hơn: quan điểm từ thời kỳ Pliocene
Tóm tắt
Sự di cư hướng tới các mẫu nhiệt độ bề mặt biển (SST) thay đổi trong khu vực Ấn Độ-Thái Bình Dương đã xuất hiện trong hồ sơ quan sát gần đây và trong các dự đoán toàn cầu về sự nóng lên trong tương lai. Các SST này tồn tại dưới dạng các mẫu tương tự như El Niño “vĩnh viễn” (được gọi ở đây là “El Padre”) và mẫu Dipole Ấn Độ Dương (IOD). Thời kỳ ấm ấp Pliocene sớm, có nhiều điểm tương đồng với các dự đoán nóng lên trong tương lai, cũng có thể đã thể hiện các mẫu SST Ấn Độ-Thái Bình Dương này, như được gợi ý bởi dữ liệu khí hậu cổ địa phương và các nghiên cứu mô hình tuần hoàn chung. Khả năng xác nhận đánh giá này bằng cách sử dụng tái cấu trúc dữ liệu cổ là một lợi thế của thời kỳ ấm Pliocene mà các kịch bản nóng lên trong tương lai không có. Vì vậy, thời kỳ Pliocene cung cấp cho chúng ta một cái nhìn từ góc độ khí hậu ấm và là một nền tảng thử nghiệm để hiểu những thay đổi tiềm năng trong tương tác khí quyển trong tương lai với các trạng thái SST thay đổi này. Nghiên cứu này cụ thể đánh giá cách các kết nối khí quyển từ các mẫu SST El Padre/IOD được tạo ra và lan truyền để tạo ra các dấu hiệu khí hậu khu vực của thời kỳ Pliocene, vì các dấu hiệu này cũng có thể đại diện cho các thay đổi khí hậu khu vực trong tương lai. Để làm điều này, chúng tôi xây dựng một khung chẩn đoán tổng thể cho phép chúng tôi xem xét các kết nối khí quyển, cả về năng lượng và động động học, như được sản xuất bởi một mô hình tuần hoàn chung. Chúng tôi đưa vào KE′, một chỉ số được điều chỉnh từ lĩnh vực tạo năng lượng động lực, để đánh giá năng lượng có sẵn được chuyển giao cho các kết nối này. Sử dụng phương pháp này, chúng tôi phát hiện rằng, so với các thí nghiệm Kiểm soát Hiện đại của chúng tôi, các kết nối khí quyển yếu hơn chiếm ưu thế trong các điều kiện ấm Pliocene, mặc dù các con đường lan truyền vẫn xuất hiện hướng về phía tây nam Hoa Kỳ từ lực đẩy của khu vực Thái Bình Dương nhiệt đới của chúng tôi. Sự lan truyền trực tiếp xuất phát từ khu vực thúc đẩy Ấn Độ Dương dường như bị chặn phần lớn, mặc dù các con đường kết nối gián tiếp dường như đi qua lục địa châu Á hướng tới Bắc Thái Bình Dương. Những thay đổi trong tuần hoàn khí quyển của khu vực Ấn Độ Dương phản ứng với năng lực SST đã chỉ định (và được chỉ ra bởi dữ liệu khí hậu cổ Pliocene) có thể có nhiều hệ quả cho việc chuyển giao năng lượng ra khỏi và vào khu vực, bao gồm cả tương tác với dòng jet châu Á và những thay đổi trong chu kỳ gió mùa theo mùa. Những tương tác này cần được nghiên cứu thêm trong cả kịch bản khí hậu ấm của quá khứ và tương lai.
Từ khóa
#nhiệt độ bề mặt biển; El Niño; Dipole Ấn Độ Dương; khí hậu Pliocene; kết nối khí quyểnTài liệu tham khảo
Abram NJ, Gagan MK, Cole JE, Hantoro WS, Mudelsee M (2008) Recent intensification of tropical climate variability in the Indian Ocean. Nature Geoscience 1:849–853
Annamalai H, Okajima H, Watanabe M (2007) Possible impact of the Indian Ocean SST on the northern hemisphere circulation during El Niño. J Clim 20:3164–3189
Ashok K, Guan Z, Yamagata T (2001) Impact of the Indian Ocean dipole on the relationship between the Indian monsoon rainfall and ENSO. Geophys Res Lett 28:4499–4502
Ashok K, Guan Z, Saji NH (2004) Individual and combined influences of ENSO and the Indian Ocean dipole on the Indian summer monsoon. J Clim 17:3141–3155
Ashok K, Behera SK, Rao SA, Weng H, Yamagata T (2007) El Niño Modoki and its possible teleconnection. J Geophys Res 112:C11007. doi:10.1029/2006JC003798
Balachandran NK, Rind D (1995) Modeling the effects of UV variability and the QBO on the troposphere/stratosphere system. Part I: the middle atmosphere. J Clim 8:2058–2079
Branstator Grant (1985) Analysis of general circulation model sea-surface temperature anomaly simulations using a linear model. Part I: forced solutions. J Atmos Sci 42:2225–2241
DeWeaver E, Nigam S (2004) On the forcing of ENSO teleconnections by anomalous heating and cooling. J Clim 17:3225–3235
Dowsett HJ (2007) The PRISM palaeoclimate reconstruction and Pliocene sea-surface temperature. In: Williams M, Haywood AM, Gregory FJ, Schmidt DN (eds) Deep time perspectives on climate change: marrying the signal from computer models and biological proxies. The Micropalaeontological Society, Special Publications, The Geological Society, London, pp 459–480
Held IM, Lyons SW, Nigam S (1989) Transients and the extra-tropical response to El Niño. J Atmos Sci 46(1):163–174
Hoerling MP, Hurrell JW, Xu T, Bates GT, Phillips AS (2004) Twentieth century North Atlantic climate change. Part II: understanding the effect of Indian Ocean warming. Clim Dyn 23:391–405
Hoskins BJ, Karoly DJ (1981) The steady linear response of a spherical atmosphere to thermal and orographic forcing. J Atmos Sci 38:1179–1196
Izumo T, Vialard J, Lengaigne M, De Boyer Montegut C, Behera SK, Luo J, Cravatte S, Masson S, Yamagata T (2010) Influence of the state of the Indian Ocean dipole on the following year’s El Niño. Nature Geosci 3:168–172
Kao H-Y, Yu J-Y (2009) Contrasting Eastern-Pacific and Central-Pacific types of ENSO. J Clim 22:615–632
Meehl GA, Stocker TF, Collins WD, Friedlingstein P, Gaye AT, Gregory JM, Kitoh A, Knutti R, Murphy JM, Noda A, Raper SCB, Watterson IG, Weaver AJ, Zhao Z-C (2007) Global climate projections. In: Climate change 2007—the physical science basis, contribution of working group I to the fourth assessment report of the IPCC. IPCC, Geneva, pp 749–843
Molnar P, Cane MA (2002) El Niño’s tropical climate and teleconnections as a blueprint for pre-ice age climates. Paleoceanogr 17(2):AN1021
Molnar P, Cane MA (2007) Early Pliocene (pre-ice age) El Niño-like global climate: which El Niño? Geosphere 3(5):337–365
Plumb RA (1985) On the three-dimensional propagation of stationary waves. J Atmos Sci 42:217–229
Ravelo AC (2008) Lessons from the Pliocene warm period and the onset of northern hemisphere glaciation. Eos Trans AGU 89(53):PP23E-01
Ravelo AC, Dekens PS, McCarthy M (2006) Evidence for El Niño-like conditions during the Pliocene. GSA Today 16:4–11
Rind D, Demenocal P, Russell GL, Sheth S, Collins D, Schmidt GA, Teller J (2001a) Effects of glacial meltwater in the GISS coupled atmosphere-ocean model: Part I: North Atlantic deep water response. J Geophys Res 106:27335–27354
Rind D, Russell GL, Schmidt GA, Sheth S, Collins D, Demenocal P, Teller J (2001b) Effects of glacial meltwater in the GISS coupled atmosphere-ocean model: Part II: a bi-polar seesaw in Atlantic deep water production. J Geophys Res 106:27355–27366
Rind D, Perlwitz Ju, Lonergan P (2005) AO/NAO response to climate change: 1 respective influences of stratospheric and tropospheric climate changes. J Geophys Res 110:D12107
Rind D, Lerner J, Jonas J, McLinden C (2007) The effects of resolution and model physics on tracer transports in the NASA Goddard Institute for space studies general circulation models. J Geophys Res 112:D09315
Schmidt GA, Ruedy R, Hansen JE, Aleinov I, Bell N, Bauer M, Bauer S, Cairns B, Canuto V, Cheng Y, Del Genio A, Faluvegi G, Friend AD, Hall TM, Hu Y, Kelley M, Kiang NY, Koch D, Lacis AA, Lerner J, Lo KK, Miller RL, Nazarenko L, Oinas V, Perlwitz Ja, Perlwitz Ju, Rind D, Romanou A, Russell GL, Mki Sato, Shindell DT, Stone PH, Sun S, Tausnev N, Thresher D, Yao M-S (2006) Present day atmospheric simulations using GISS ModelE: comparison to in situ, satellite and reanalysis data. J Clim 19:153–192. doi:10.1175/JCLI3612.1
Seager R, Ting MF, Held I, Kushnir Y, Lu J, Vecchi GA, Huang HP, Harnik N, Leetmaa A, Lau NC, Li CH, Velez J, Naik N (2007) Model projections of an imminent transition to a more arid climate in Southwestern North America. Science 316:1181–1184. doi:10.1126/science.1139601
Shindell DT, Grenfell JL, Rind D, Grewe V, Price C (2001) Chemistry-climate interactions in the Goddard Institute for space studies general circulation model: 1. Tropospheric chemistry model description and evaluation. J Geophys Res 106:8047–8076
Shukla SP, Chandler MA, Jonas J, Sohl LE, Mankoff K, Dowsett H (2009) Impact of a permanent El Niño (El Padre) and Indian Ocean dipole in warm Pliocene climates. Paleoceanogr 24:PA2221
Simmons AJ, Wallace JM, Branstator GW (1983) Barotropic wave propagation and instability, and atmospheric teleconnection patterns. J Atmos Sci 40(6):1363–1392
Ting MF, Hoerling MP (1993) Dynamics of stationary wave anomalies during the 1986/87 El Niño. Clim Dyn 9:147–164
Ting M, Sardeshmukh PD (1993) Factors determining the extra-tropical response to equatorial diabatic heating anomalies. J Atmos Sci 50(6):907–918
Ting M, Hoerling MP, Xu T, Kumar A (1996) Northern hemisphere teleconnection patterns during extreme phases of the zonal-mean circulation. J Clim 9:2614–2633
Trenberth KE, Branstator GW, Karoly D, Kumar A, Lau NC, Ropelewski C (1998) Progress during TOGA in understanding and modeling global teleconnections associated with tropical sea surface temperatures. J Geophys Res 103:14291–14324
Vecchi GA, Soden BJ (2007) Global warming and the weakening of the tropical circulation. J Clim 20:4316–4340. doi:10.1175/JCLI4258.1
Wara MW, Ravelo AC, Delaney ML (2005) Permanent El Niño-like conditions during the Pliocene warm period. Science 309:758–761
Yeh S-W, Kug J-S, Dewitte B, Kwon M-H, Kirtman BP, Jin F-F (2009) El Niño in a changing climate. Nature 461:511–515