Атлантическое многодекадное колебание - Atlantic multidecadal oscillation

Не путать с Североатлантическое колебание.
Пространственная картина атлантических многодекадных колебаний, полученная как регрессия месячных аномалий температуры поверхности моря HadISST (1870-2013 гг.).
Atlantic Multidecadal Oscillation Index согласно методологии, предложенной van Oldenborgh et al. 1880-2018 гг.
Индекс многодекадных колебаний Атлантики, рассчитанный как линейные отклоненные от тренда аномалии температуры поверхности моря в Северной Атлантике за 1856-2013 гг.

В Атлантическое многодесятилетнее колебание (AMO), также известный как Атлантическая многодесятилетняя изменчивость (AMV),[1] это климатический цикл что влияет на температура поверхности моря (SST) Северо-атлантический океан на основе различных режимы в многодесятичных временных масштабах.[2] Хотя существует некоторая поддержка этого режима в моделях и исторических наблюдениях, существуют разногласия относительно его амплитуда, и, в частности, отнесение изменения температуры поверхности моря к естественному или антропогенный причин, особенно в тропических районах Атлантического океана, важных для развития ураганов.[3] Атлантические многомесячные колебания также связаны со сдвигами в активности ураганов, характера и интенсивности осадков, а также с изменениями в популяциях рыб.[4]

Определение и история

Свидетельства существования многомесячных колебаний климата с центром в Северной Атлантике начали появляться в 1980-х годах в работе Фолланда и его коллег, представленной на рис. 2.d.A.[5]Это колебание было единственной целью Шлезингера и Раманкутти в 1994 году.[6] но сам термин «атлантическая многодесятилетняя осцилляция» (AMO) был придуман Майклом Манном в телефонном интервью 2000 года с Ричардом Керром,[7] как рассказывает Манн, стр.30 в Хоккейная клюшка и климатические войны: депеши с передовой (2012).

Сигнал AMO обычно определяется по образцам изменчивости ТПО в Северной Атлантике после удаления любого линейного тренда. Это снижение тренда предназначено для устранения влияния парниковый газ -индуцированный глобальное потепление из анализа. Однако, если сигнал глобального потепления является существенно нелинейным во времени (то есть не просто плавным линейным увеличением), изменения в вынужденном сигнале попадут в определение AMO. Следовательно, корреляция с индексом AMO может маскировать эффекты глобальное потепление согласно Манна, Штейнману и Миллеру,[8] где также представлена ​​более подробная история развития науки.

Индекс AMO

Было предложено несколько методов устранения глобального тренда и Эль-Ниньо - Южное колебание (ЭНСО) влияние на Северную Атлантику SST. Тренберт и Ши, предположив, что влияние глобального воздействия на Северную Атлантику аналогично влиянию глобального океана, вычли глобальное (60 ° N-60 ° S) среднее значение SST из SST Северной Атлантики, чтобы получить пересмотренный индекс AMO.[9]

Тинг и другие. однако утверждают, что принудительный образец SST не является глобально однородным; они разделили вынужденную и внутренне генерируемую изменчивость с помощью максимизации отношения сигнал / шум. EOF анализ.[3]

Ван Олденборг и другие. рассчитал индекс AMO как среднее значение SST для внетропической Северной Атлантики (чтобы исключить влияние ENSO, которое сильнее на тропической широте) за вычетом регрессии средней глобальной температуры.[10]

Гуан и Нигам удалили нестационарный глобальный тренд и природную изменчивость Тихого океана перед применением EOF анализ остаточного ТПМ Северной Атлантики.[11]

Индекс с линейным исключением тренда предполагает, что аномалия ТПО в Северной Атлантике в конце двадцатого века поровну разделена между внешне принудительной составляющей и внутренней изменчивостью, и что текущий пик аналогичен середине двадцатого века; Напротив, другие методологии предполагают, что большая часть аномалии в Северной Атлантике в конце двадцатого века была вызвана извне.[3]

Frajka-Williams et al. 2017 год показал, что недавние изменения в охлаждении субполярный круговорот, теплые температуры в субтропиках и аномалии похолодания над тропиками, увеличили пространственное распределение меридионального градиента температуры поверхности моря, что не учитывается индексом AMO.[4]

Механизмы

Смотрите также: Атлантическая меридиональная опрокидывающаяся циркуляция и Теплосодержание океана

Основываясь на 150-летней инструментальной записи, квазипериодичность составляет около 70 лет с несколькими отчетливыми более теплыми фазами между ок. 1930–1965 гг. И после 1995 г., а также прохладные периоды между 1900–1930 и 1965–1995 гг.[12]В моделях AMO-подобная изменчивость связана с небольшими изменениями Североатлантический филиал Термохалинное кровообращение.[13] Однако исторических наблюдений за океаном недостаточно, чтобы связать производный индекс AMO с современными аномалиями циркуляции.[нужна цитата ] Модели и наблюдения показывают, что изменения в атмосферной циркуляции, которые вызывают изменения облаков, атмосферной пыли и поверхностного теплового потока, в значительной степени ответственны за тропическую часть AMO.[14][15]

Атлантическое многодесятилетнее колебание (AMO) важно для того, как внешние воздействия связаны с ТПМ Северной Атлантики.[16]

Воздействие на климат во всем мире

AMO коррелирует с температурой воздуха и количеством осадков в большей части Северного полушария, в частности с летним климатом в Северной Америке и Европе.[17][18] Изменяя атмосферную циркуляцию, AMO также может регулировать весенний снегопад над Альпами.[19] и изменчивость массы ледников.[20] На характер выпадения осадков влияет северо-восточная часть Бразилии и африканский Сахель. Это также связано с изменением частоты североамериканских засухи и отражается в повторяемости суровых атлантических ураган Мероприятия.[9]

Недавние исследования показывают, что AMO связана с прошлыми крупными засухами на Среднем Западе и Юго-западе США. Когда AMO находится в теплой фазе, эти засухи, как правило, более часты или продолжительны. Две самые сильные засухи 20-го века произошли во время положительной АМО между 1925 и 1965 годами: Чаша для пыли засухи 1930-х и 1950-х годов. Флорида и Тихоокеанский Северо-Запад имеют тенденцию быть противоположными - теплая AMO, больше осадков.[21]

Климатические модели предполагают, что теплая фаза AMO усиливает летние осадки над Индия и Сахель и Североатлантический тропический циклон Мероприятия.[22] Палеоклиматологический исследования подтвердили эту закономерность - увеличение количества осадков в теплой фазе AMO и уменьшение в холодной фазе - для Сахеля за последние 3000 лет.[23]

Связь с ураганами в Атлантике

Смотрите также: Тропические циклоны и изменение климата
Активность тропических циклонов в Северной Атлантике по данным Накопленная энергия циклона Индекс, 1950–2015 гг. Для получения глобального графика ACE посетите эта ссылка.

Исследование 2008 года коррелировало Атлантический многодесятичный режим (AMM) с HURDAT данных (1851–2007), и отметили положительную линейную тенденцию для незначительных ураганов (категории 1 и 2), но удалили, когда авторы скорректировали свою модель с учетом заниженных ураганов, и заявили: «Если будет увеличение активности ураганов, связанное с теплицей вызванное газом глобальное потепление, в настоящее время скрывается за 60-летним квазипериодическим циклом ».[24] При полном учете метеорологической науки количество тропических штормов, которые могут перерасти в сильные ураганы, намного больше во время теплых фаз AMO, чем во время холодных фаз, по крайней мере в два раза больше; AMO отражается в частоте сильных ураганов в Атлантике.[21][ненадежный источник ] Исходя из типичной продолжительности отрицательной и положительной фаз AMO, текущий теплый режим, как ожидается, сохранится по крайней мере до 2015 года, а возможно, и до 2035 года. Энфилд и другие. предполагаем пик около 2020 года.[25]

Однако в 2006 году Манн и Эмануэль обнаружили, что «антропогенные факторы ответственны за долгосрочные тенденции в тепле тропиков Атлантического океана и активности тропических циклонов» и «очевидной роли AMO нет».[26]

В 2014 году Манн, Штейнман и Миллер[8] показали, что потепление (и, следовательно, какое-либо воздействие на ураганы) не было вызвано AMO, написав: «определенные процедуры, использованные в прошлых исследованиях для оценки внутренней изменчивости, и, в частности, внутреннее многодесятилетнее колебание, названное« Атлантическое многодесятилетнее колебание »или« AMO ». ”, Не могут выделить истинную внутреннюю изменчивость, когда она известна априори. Такие процедуры дают сигнал AMO с завышенной амплитудой и смещенной фазой, приписывая некоторое недавнее повышение средней температуры NH за счет AMO. Вместо этого истинный сигнал AMO, по всей видимости, в последние десятилетия он находился в фазе похолодания, что частично компенсировало антропогенное потепление ".

С 1995 года десять сезонов ураганов в Атлантике были признаны "чрезвычайно активными". Накопленная энергия циклона - 1995, 1996, 1998, 1999, 2003, 2004, 2005, 2010, 2017, и 2020.[нужна цитата ]

Периодичность и прогнозирование сдвигов AMO

Имеется всего около 130–150 лет данных, основанных на данных приборов, что слишком мало для традиционных статистических подходов. С помощью многовековой косвенной реконструкции более длительный период в 424 года использовался Энфилдом и Сид-Серрано в качестве иллюстрации подхода, описанного в их статье «Вероятностная проекция климатического риска».[27] Их гистограмма интервалов пересечения нуля из набора из пяти повторно выбранных и сглаженных версий Gray et al. (2004) вместе с индексом оценка максимального правдоподобия гамма-распределение, подходящее к гистограмме, показало, что наибольшая частота интервалов между режимами составляла около 10–20 лет. Кумулятивная вероятность для всех интервалов 20 лет и менее составила около 70%.

Нет продемонстрированной предсказуемости того, когда AMO переключится, в любом детерминированном смысле. Компьютерные модели, например, предсказывающие Эль-Ниньо, далеки от этого. Энфилд и его коллеги рассчитали вероятность того, что изменение AMO произойдет в течение заданного будущего периода времени, предполагая, что историческая изменчивость сохраняется. Вероятностные прогнозы такого рода могут оказаться полезными для долгосрочного планирования в чувствительных к климату приложениях, таких как управление водными ресурсами.

Если предположить, что AMO продолжается с квазициклом примерно 70 лет, пик текущей теплой фазы можно ожидать в c. 2020,[28] или на основе квазицикла в 50–90 лет между 2000 и 2040 годами (после пиков в 1880 и 1950 годах).[25][соответствующий? – обсуждать]

В исследовании 2017 года прогнозируется продолжающийся сдвиг похолодания, начиная с 2014 года, и авторы отмечают: «... в отличие от последнего холодного периода в Атлантике, пространственная структура аномалий температуры поверхности моря в Атлантике не является равномерно холодной, а вместо этого имеет аномально низкие температуры. в субполярный круговорот, теплые температуры в субтропики и крутые аномалии над тропики. Тройной паттерн аномалий увеличил меридиональный градиент от субполярного до субтропического в ТПМ, которые не представлены значением индекса AMO, но которые могут привести к усилению бароклинности атмосферы и штормов ".[4]

Рекомендации

  1. ^ «Многолетние изменения климата». Лаборатория геофизической гидродинамики.
  2. ^ Джерард Д. Маккарти; Иван Д. Хей; Joël J.M. Hirschi; Джереми П. Грист и Дэвид А. Смид (27 мая 2015 г.). «Влияние океана на десятилетнюю изменчивость климата Атлантики, выявленное наблюдениями за уровнем моря». Природа. 521 (7553): 508–510. Bibcode:2015Натура.521..508M. Дои:10.1038 / природа14491. PMID  26017453. S2CID  4399436.
  3. ^ а б c Минфанг, Тинг; Йоханан Кушнир; Ричард Сигер; Цуйхуа Ли (2009). «Принудительные и внутренние тенденции развития ТПИ в Северной Атлантике в XX веке». Журнал климата. 22 (6): 1469–1481. Bibcode:2009JCli ... 22.1469T. Дои:10.1175 / 2008JCLI2561.1. S2CID  17753758.
  4. ^ а б c Элеонора Фрайка-Уильямс, Клоди Болье и Орели Дюшес (2017). «Формирующийся отрицательный атлантический индекс многомесячной осцилляции, несмотря на теплые субтропики». Научные отчеты. 7 (1): 11224. Bibcode:2017НатСР ... 711224Ф. Дои:10.1038 / с41598-017-11046-х. ЧВК  5593924. PMID  28894211.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  5. ^ Folland, C.K .; Паркер, Д.Е .; Кейтс, Ф. Э. (1984). "Мировые колебания морской температуры 1856-1981 гг.". Природа. 310 (5979): 670–673. Bibcode:1984Натура.310..670F. Дои:10.1038 / 310670a0. S2CID  4246538.
  6. ^ Шлезингер, М. Э. (1994). «Колебание глобальной климатической системы периода 65-70 лет». Природа. 367 (6465): 723–726. Bibcode:1994Натура.367..723S. Дои:10.1038 / 367723a0. S2CID  4351411.
  7. ^ Керр, Ричард С. (2000). «Североатлантический кардиостимулятор климата на века». Наука. 288 (5473): 1984–1985. Дои:10.1126 / science.288.5473.1984. PMID  17835110. S2CID  21968248.
  8. ^ а б Манн, Майкл; Байрон А. Стейнман; Соня К. Миллер (2014). «О принудительных изменениях температуры, внутренней изменчивости и АМО». Письма о геофизических исследованиях. 41 (9): 3211–3219. Bibcode:2014Георл..41.3211M. Дои:10.1002 / 2014GL059233.
  9. ^ а б Тренберт, Кевин; Деннис Дж. Ши (2005). «Атлантические ураганы и естественная изменчивость в 2005 году». Письма о геофизических исследованиях. 33 (12): L12704. Bibcode:2006GeoRL..3312704T. Дои:10.1029 / 2006GL026894.
  10. ^ van Oldenborgh, G.J .; Л. А. те Раа; Х. А. Дейкстра; Филип С.Ю. (2009). «Частотные или амплитудно-зависимые эффекты меридионального опрокидывания Атлантики на тропический Тихий океан». Ocean Sci. 5 (3): 293–301. Дои:10.5194 / os-5-293-2009.
  11. ^ Гуань, Бин; Сумант Нигам (2009). «Анализ изменчивости ТПО Атлантики, влияющей на межбассейновые связи и вековой тренд: уточненная структура Атлантического многодесятилетнего колебания». J. Климат. 22 (15): 4228–4240. Bibcode:2009JCli ... 22.4228G. Дои:10.1175 / 2009JCLI2921.1. S2CID  16792059.
  12. ^ «Климатические явления и их значение для будущего регионального изменения климата» (PDF). ДО5 МГЭИК. 2014. Архивировано с оригинал (PDF) на 2017-12-07. Получено 2017-10-09.
  13. ^ O'Reilly, C.H .; Л. М. Хубер; T Woollings; Л. Занна (2016). «Признак низкочастотного океанического воздействия в Атлантическом многодекадном колебании». Письма о геофизических исследованиях. 43 (6): 2810–2818. Bibcode:2016GeoRL..43.2810O. Дои:10.1002 / 2016GL067925.
  14. ^ Brown, P.T .; М. С. Лозье; Р. Чжан; В. Ли (2016). «Необходимость обратной связи по облакам для атлантического многодекадного колебания в масштабе бассейна». Письма о геофизических исследованиях. 43 (8): 3955–3963. Bibcode:2016GeoRL..43.3955B. Дои:10.1002 / 2016GL068303.
  15. ^ Юань, Т .; Л. Ореопулос; М. Залинка; Х. Ю; Дж. Р. Норрис; М. Чин; С. Платник; К. Мейер (2016). «Положительные обратные связи с низкой облачностью и пылью усиливают многодесятилетние колебания в тропиках Северной Атлантики». Письма о геофизических исследованиях. 43 (3): 1349–1356. Bibcode:2016GeoRL..43.1349Y. Дои:10.1002 / 2016GL067679. ЧВК  7430503. PMID  32818003. S2CID  130079254.
  16. ^ Мадс Фауршу Кнудсен; Бо Холм Якобсен; Марит-Сольвейг Зайденкранц и Йеспер Ольсен (25 февраля 2014 г.). «Свидетельства внешнего воздействия Атлантического многодесятилетнего колебания после окончания малого ледникового периода». Природа. 5: 3323. Bibcode:2014 НатКо ... 5,3 323 тыс.. Дои:10.1038 / ncomms4323. ЧВК  3948066. PMID  24567051.
  17. ^ Гош, Рохит; Мюллер, Вольфганг А .; Баэр, Йоханна; Бадер, Юрген (28.07.2016). «Влияние наблюдаемых многодесятилетних изменений в Северной Атлантике на летний климат Европы: линейная бароклинная реакция на нагрев поверхности». Климатическая динамика. 48 (11–12): 3547. Bibcode:2017ClDy ... 48.3547G. Дои:10.1007 / s00382-016-3283-4. HDL:11858 / 00-001M-0000-002B-44E2-8. ISSN  0930-7575. S2CID  54020650.
  18. ^ Zampieri, M .; Торети, А .; Schindler, A .; Scoccimarro, E .; Гуальди, С. (апрель 2017 г.). «Влияние многодесятилетних колебаний Атлантики на погодные режимы над Европой и Средиземным морем весной и летом». Глобальные и планетарные изменения. 151: 92–100. Bibcode:2017GPC ... 151 ... 92Z. Дои:10.1016 / j.gloplacha.2016.08.014.
  19. ^ Зампиери, Маттео; Скоччимарро, Энрико; Гуальди, Сильвио (01.01.2013). «Влияние Атлантики на весенний снегопад над Альпами за последние 150 лет». Письма об экологических исследованиях. 8 (3): 034026. Bibcode:2013ERL ..... 8c4026Z. Дои:10.1088/1748-9326/8/3/034026. ISSN  1748-9326.
  20. ^ Гус, Матиас; Хок, Регина; Баудер, Андреас; Функ, Мартин (01.05.2010). «100-летние массовые изменения в Швейцарских Альпах, связанные с Атлантическим многодекадным колебанием» (PDF). Письма о геофизических исследованиях. 37 (10): L10501. Bibcode:2010GeoRL..3710501H. Дои:10.1029 / 2010GL042616. ISSN  1944-8007.
  21. ^ а б "Национальное управление океанических и атмосферных исследований: часто задаваемые вопросы об Атлантическом многодесятилетнем колебании". Архивировано из оригинал на 2005-11-26.
  22. ^ Zhang, R .; Делворт, Т. Л. (2006). «Воздействие атлантических многодекадных колебаний на количество осадков в Индии / Сахеле и ураганы в Атлантике». Geophys. Res. Латыш. 33 (17): L17712. Bibcode:2006GeoRL..3317712Z. Дои:10.1029 / 2006GL026267. S2CID  16588748.
  23. ^ Shanahan, T. M .; и другие. (2009). «Атлантическое воздействие стойкой засухи в Западной Африке». Наука. 324 (5925): 377–380. Bibcode:2009Наука ... 324..377С. CiteSeerX  10.1.1.366.1394. Дои:10.1126 / science.1166352. PMID  19372429. S2CID  2679216.
  24. ^ Чилек, П., Лесинс, Г. (2008). "Многолетняя изменчивость активности ураганов в Атлантике: 1851–2007 гг.". Журнал геофизических исследований. 113 (D22): D22106. Bibcode:2008JGRD..11322106C. Дои:10.1029 / 2008JD010036.
  25. ^ а б Энфилд, Дэвид Б .; Сид-Серрано, Луис (2010). «Светские и многолетние потепления в Северной Атлантике и их связь с активностью крупных ураганов». Международный журнал климатологии. 30 (2): 174–184. Дои:10.1002 / joc.1881. S2CID  18833210.
  26. ^ Mann, M.E .; Эмануэль, К. А. (2006). «Тенденции ураганов в Атлантике, связанные с изменением климата». EOS. 87 (24): 233–244. Bibcode:2006EOSTr..87..233M. Дои:10.1029 / 2006EO240001. S2CID  128633734.
  27. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-08-26. Получено 2014-08-23.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  28. ^ Карри, Джудит А. (2008). «Возможное усиление ураганов в мире, нагретом парниковым эффектом». В MacCracken, Michael C .; Мур, Фрэнсис; Топпинг, Джон К. (ред.). Внезапное и разрушительное изменение климата. Лондон: Earthscan. С. 29–38. ISBN  978-1-84407-478-5. Если предположить, что AMO будет продолжаться с 70-летней периодичностью, пик следующего цикла можно ожидать в 2020 году (через 70 лет после предыдущего пика 1950 года).

дальнейшее чтение

внешняя ссылка