stringtranslate.com

Атлантическое многодесятилетнее колебание

Пространственная картина атлантических многодекадных колебаний, полученная как регрессия ежемесячных аномалий температуры поверхности моря HadISST (1870–2013 гг.).
Индекс Атлантического мультидекадного колебания по методологии, предложенной ван Олденборгом и др., 1880–2018 гг.
Индекс атлантических многодесятилетних колебаний, рассчитанный как линейно исключенные трендовые аномалии температуры поверхности моря в Северной Атлантике за 1856–2022 гг.

Атлантическая мультидекадная осцилляция ( AMO ), также известная как атлантическая мультидекадная изменчивость ( AMV ) [1] , представляет собой теоретическую изменчивость температуры морской поверхности (SST) северной части Атлантического океана в масштабе времени в несколько десятилетий. [2]

Хотя есть некоторая поддержка этого режима в моделях и в исторических наблюдениях, существуют разногласия относительно его амплитуды , а также того, имеет ли он типичную временную шкалу и может ли быть классифицирован как колебание. Также обсуждается приписывание изменения температуры поверхности моря естественным или антропогенным причинам, особенно в тропических районах Атлантики, важных для развития ураганов. [3] Атлантическое многодесятилетнее колебание также связано со сдвигами в активности ураганов, режимах и интенсивности осадков, а также изменениями в популяциях рыб. [4]

Определение и история

Доказательства многодесятилетнего колебания климата с центром в Северной Атлантике начали появляться в работе 1980-х годов Фолланда и его коллег, представленной на рис. 2.dA [5]. Это колебание было единственным объектом внимания Шлезингера и Раманкутти в 1994 году [6] , но фактический термин «Атлантическое многодесятилетнее колебание» (AMO) был придуман Майклом Манном в телефонном интервью 2000 года с Ричардом Керром [7] , как изложено Манном на стр. 30 в книге «Хоккейная клюшка и климатические войны: донесения с передовой» (2012).

Сигнал AMO обычно определяется из закономерностей изменчивости SST в Северной Атлантике после удаления любого линейного тренда. Это удаление тренда предназначено для удаления влияния глобального потепления, вызванного парниковыми газами, из анализа. Однако, если сигнал глобального потепления существенно нелинеен во времени (т.е. не просто плавный линейный рост), изменения в вынужденном сигнале будут просачиваться в определение AMO. Следовательно, корреляции с индексом AMO могут маскировать эффекты глобального потепления , согласно Манну, Штейнману и Миллеру [8] , что также дает более подробную историю развития науки.

индекс АМО

Было предложено несколько методов для устранения влияния глобального тренда и Эль-Ниньо-Южного колебания (ENSO) на SST Северной Атлантики . Тренберт и Ши, предположив, что эффект глобального воздействия на Северную Атлантику аналогичен мировому океану, вычли глобальный (60° с.ш.-60° ю.ш.) средний SST из SST Северной Атлантики, чтобы получить пересмотренный индекс AMO. [9]

Однако Тинг и др. утверждают, что вынужденная картина SST не является глобально однородной; они разделили вынужденную и внутренне генерируемую изменчивость, используя анализ EOF с максимизацией отношения сигнал/шум. [3]

Ван Олденборг и др. вывели индекс АМО как среднее значение SST по внетропической части Северной Атлантики (чтобы исключить влияние ENSO, которое сильнее в тропических широтах) за вычетом регрессии по глобальной средней температуре. [10]

Гуан и Нигам удалили нестационарную глобальную тенденцию и естественную изменчивость Тихого океана, прежде чем применить анализ EOF к остаточной SST Северной Атлантики. [11]

Линейно исключенный трендовый индекс предполагает, что аномалия SST Северной Атлантики в конце двадцатого века поровну разделена между компонентом, вызванным внешними факторами, и внутренней изменчивостью, и что текущий пик аналогичен пику середины двадцатого века; в отличие от этого, другие методологии предполагают, что большая часть аномалии Северной Атлантики в конце двадцатого века вызвана внешними факторами. [3]

Фрайка-Вильямс и др. 2017 г. отметили, что недавние изменения в охлаждении субполярного круговорота , высокие температуры в субтропиках и прохладные аномалии над тропиками увеличили пространственное распределение меридионального градиента температур поверхности моря, что не отражается индексом АМО. [4]

Механизмы

На основе инструментальных данных за 150 лет была выявлена ​​квазипериодичность примерно в 70 лет с несколькими отчетливыми более теплыми фазами между 1930–1965 и после 1995 года, и прохладными между 1900–1930 и 1965–1995 годами. [12] В моделях изменчивость, подобная АМО, связана с небольшими изменениями в североатлантической ветви термохалинной циркуляции . [13] Однако исторических океанических наблюдений недостаточно, чтобы связать полученный индекс АМО с современными аномалиями циркуляции. [ необходима ссылка ] Модели и наблюдения показывают, что изменения в атмосферной циркуляции, которые вызывают изменения в облаках, атмосферной пыли и поверхностном тепловом потоке, в значительной степени ответственны за тропическую часть АМО. [14] [15]

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

Влияние климата 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] Благодаря изменениям в атмосферной циркуляции AMO также может модулировать весенние снегопады над Альпами [19] и изменчивость массы ледников. [20] Режимы осадков затронуты в северо-восточной части Бразилии и африканском Сахеле. Он также связан с изменениями частоты засух в Северной Америке и отражается в частоте сильных ураганов в Атлантике . [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 частые или продолжительные. Две из самых сильных засух 20-го века произошли во время положительного AMO между 1925 и 1965 годами: Пыльная буря 1930-х годов и засуха 1950-х годов. Флорида и Тихоокеанский северо-запад, как правило, противоположны — теплый AMO, больше осадков. [21]

Климатические модели предполагают, что теплая фаза АМО усиливает летние осадки над Индией и Сахелем , а также активность тропических циклонов в Северной Атлантике . [22] Палеоклиматологические исследования подтвердили эту закономерность — увеличение количества осадков в теплую фазу АМО и уменьшение в холодную фазу — для Сахеля за последние 3000 лет. [23]

Связь с атлантическими ураганами

Активность тропических циклонов в Северной Атлантике по данным индекса накопленной энергии циклонов , 1950–2015 гг. Для просмотра глобального графика ACE перейдите по этой ссылке [ мертвая ссылка ] Архивировано 2018-11-02 на Wayback Machine .

Исследование 2008 года сопоставило Атлантический мультидекадный режим (AMM) с данными HURDAT (1851–2007) и отметило положительную линейную тенденцию для небольших ураганов (категории 1 и 2), но она была удалена, когда авторы скорректировали свою модель для недоучтенных штормов, и заявили: «Если и есть увеличение активности ураганов, связанное с глобальным потеплением, вызванным парниковыми газами, то в настоящее время оно затмевается 60-летним квазипериодическим циклом». [24] При полном рассмотрении 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] Исходя из типичной продолжительности отрицательных и положительных фаз AMO, ожидается, что текущий теплый режим сохранится по крайней мере до 2015 года, а возможно, и до 2035 года. Энфилд и др. предполагают, что пик придется на 2020 год. [25]

Однако в 2006 году Манн и Эмануэль обнаружили, что «антропогенные факторы ответственны за долгосрочные тенденции в потеплении тропической Атлантики и активности тропических циклонов» и «очевидной роли АМО не наблюдается». [26]

В 2014 году Манн, Стайнман и Миллер [8] показали, что потепление (и, следовательно, любые эффекты на ураганы) не были вызваны АМО, написав: «Определенные процедуры, используемые в прошлых исследованиях для оценки внутренней изменчивости, и в частности, внутреннего многодесятилетнего колебания, называемого «Атлантическим многодесятилетним колебанием» или «АМО», не в состоянии изолировать истинную внутреннюю изменчивость, когда она априори известна. Такие процедуры дают сигнал АМО с завышенной амплитудой и смещенной фазой, приписывая часть недавнего повышения средней температуры NH АМО. Вместо этого истинный сигнал АМО, по-видимому, находился в фазе охлаждения в последние десятилетия, компенсируя часть антропогенного потепления».

Периодичность и прогнозирование смен АМО

Данные, основанные на инструментальных данных, охватывают всего около 130–150 лет, что слишком мало для традиционных статистических подходов. С помощью многовековой реконструкции прокси-данных более длительный период в 424 года был использован Энфилдом и Сидом–Серрано в качестве иллюстрации подхода, описанного в их статье под названием «Вероятностная проекция климатического риска». [27] Их гистограмма интервалов пересечения нуля из набора из пяти повторно отобранных и сглаженных версий индекса Грея и др. (2004) вместе с оценкой максимального правдоподобия гамма-распределения, подогнанного к гистограмме, показали, что наибольшая частота интервала режима составляла около 10–20 лет. Кумулятивная вероятность для всех интервалов 20 лет или меньше составила около 70%. [ необходима цитата ]

Нет никакой продемонстрированной предсказуемости того, когда AMO переключится, в каком-либо детерминированном смысле. Компьютерные модели, такие как те, которые предсказывают Эль-Ниньо , далеки от того, чтобы сделать это. Энфилд и 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.

Исследование 2017 года предсказывает продолжение похолодания, начиная с 2014 года, и авторы отмечают: «...в отличие от последнего холодного периода в Атлантике, пространственная картина аномалий температуры поверхности моря в Атлантике не является однородно холодной, а вместо этого имеет аномально низкие температуры в субполярном круговороте , теплые температуры в субтропиках и прохладные аномалии над тропиками . Трипольная картина аномалий увеличила субполярный-субтропический меридиональный градиент в SST, которые не представлены значением индекса AMO, но которые могут привести к увеличению атмосферной бароклинности и штормовости». [4]

Критика

В исследовании 2021 года Майкла Манна и других было показано, что периодичность AMO в последнем тысячелетии была обусловлена ​​вулканическими извержениями и другими внешними воздействиями, и, следовательно, нет убедительных доказательств того, что AMO является колебанием или циклом. [28] Также было обнаружено отсутствие колебательного поведения в моделях на временных масштабах, превышающих Эль-Ниньо Южное колебание; AMV неотличим от красного шума , типичной нулевой гипотезы для проверки наличия колебаний в модели. [29] Ссылаясь на исследование 2021 года, Майкл Манн, создатель термина AMO, более кратко выразился в сообщении в блоге по этому вопросу: «мои коллеги и я предоставили то, что мы считаем наиболее окончательным доказательством того, что AMO на самом деле не существует». [30]

Ссылки

  1. ^ «Многодесятилетние изменения климата». Лаборатория геофизической гидродинамики.
  2. ^ Джерард Д. Маккарти; Иван Д. Хейг; Джоэль Дж. М. Хирши; Джереми П. Грист и Дэвид А. Смид (27 мая 2015 г.). «Влияние океана на десятилетнюю изменчивость климата Атлантики, выявленное наблюдениями за уровнем моря» (PDF) . Nature . 521 (7553): 508–510. Bibcode :2015Natur.521..508M. doi :10.1038/nature14491. PMID  26017453. S2CID  4399436.
  3. ^ abc Минфан, Тин; Йоханан Кушнир; Ричард Сигер; Цуйхуа Ли (2009). «Вынужденные и внутренние тенденции SST двадцатого века в Северной Атлантике». Журнал климата . 22 (6): 1469–1481. Bibcode : 2009JCli...22.1469T. doi : 10.1175/2008JCLI2561.1 . S2CID  17753758.
  4. ^ abc Элеанор Фрайка-Уильямс; Клоди Болье; Орели Дюше (2017). "Возникающий отрицательный индекс Атлантического мультидекадного колебания, несмотря на теплые субтропики". Scientific Reports . 7 (1): 11224. Bibcode :2017NatSR...711224F. doi :10.1038/s41598-017-11046-x. PMC 5593924 . PMID  28894211. 
  5. ^ Фолланд, CK; Паркер, D .E.; Кейтс, FE (1984). "Мировые колебания морской температуры 1856–1981". Nature . 310 (5979): 670–673. Bibcode :1984Natur.310..670F. doi :10.1038/310670a0. S2CID  4246538.
  6. ^ Шлезингер, М. Э. (1994). «Колебание в глобальной климатической системе периода 65–70 лет». Nature . 367 (6465): 723–726. Bibcode :1994Natur.367..723S. doi :10.1038/367723a0. S2CID  4351411.
  7. ^ Керр, Ричард С. (2000). «Североатлантический климатический пейсмейкер на протяжении столетий». Science . 288 (5473): 1984–1985. doi :10.1126/science.288.5473.1984. PMID  17835110. S2CID  21968248.
  8. ^ ab Mann, Michael; Byron A. Steinman; Sonya K. Miller (2014). «О вынужденных изменениях температуры, внутренней изменчивости и AMO». Geophysical Research Letters . 41 (9): 3211–3219. Bibcode : 2014GeoRL..41.3211M. CiteSeerX 10.1.1.638.256 . doi : 10.1002/2014GL059233 . 
  9. ^ ab Тренберт, Кевин; Деннис Дж. Ши (2005). "Атлантические ураганы и естественная изменчивость в 2005 году". Geophysical Research Letters . 33 (12): L12704. Bibcode : 2006GeoRL..3312704T. doi : 10.1029/2006GL026894 .
  10. ^ van Oldenborgh, GJ; LA te Raa; HA Dijkstra; SY Philip (2009). «Частотно- или амплитудно-зависимые эффекты атлантического меридионального опрокидывания на тропический Тихий океан». Ocean Sci. 5 (3): 293–301. Bibcode :2009OcSci...5..293V. doi : 10.5194/os-5-293-2009 .
  11. ^ Гуан, Бин; Сумант Нигам (2009). «Анализ изменчивости атлантического SST с учетом межбассейновых связей и векового тренда: уточненная структура атлантического мультидекадного колебания». J. Climate . 22 (15): 4228–4240. Bibcode : 2009JCli...22.4228G. doi : 10.1175/2009JCLI2921.1 . S2CID  16792059.
  12. ^ "Климатические явления и их значимость для будущего регионального изменения климата" (PDF) . IPCC AR5 . 2014. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-12-07 . Получено 2017-10-09 .
  13. ^ O'Reilly, CH; LM Huber; T Woollings; L. Zanna (2016). «Сигнатура низкочастотного океанического воздействия в Атлантическом мультидекадном колебании». Geophysical Research Letters . 43 (6): 2810–2818. Bibcode : 2016GeoRL..43.2810O. doi : 10.1002/2016GL067925 .
  14. ^ Браун, ПТ; М.С. Лозье; Р. Чжан; В. Ли (2016). «Необходимость обратной связи облаков для Атлантического мультидекадного колебания в масштабе бассейна». Geophysical Research Letters . 43 (8): 3955–3963. Bibcode : 2016GeoRL..43.3955B. doi : 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 низкой облачности и пыли усиливают тропическую североатлантическую мультидекадную осцилляцию». Geophysical Research Letters . 43 (3): 1349–1356. Bibcode : 2016GeoRL..43.1349Y. doi : 10.1002/2016GL067679 . PMC 7430503. PMID  32818003. S2CID  130079254. 
  16. ^ Мадс Фаурсчоу Кнудсен; Бо Хольм Якобсен; Марит-Сольвейг Зайденкранц и Йеспер Ольсен (25 февраля 2014 г.). «Доказательства внешнего воздействия Атлантического мультидекадного колебания с момента окончания Малого ледникового периода». Nature . 5 : 3323. Bibcode :2014NatCo...5.3323K. doi :10.1038/ncomms4323. PMC 3948066 . PMID  24567051. 
  17. ^ Гош, Рохит; Мюллер, Вольфганг А.; Баер, Йоханна; Бадер, Юрген (28 июля 2016 г.). «Влияние наблюдаемых многодесятилетних изменений в Северной Атлантике на летний климат Европы: линейный бароклинный ответ на нагрев поверхности». Climate Dynamics . 48 (11–12): 3547. Bibcode : 2017ClDy...48.3547G. doi : 10.1007/s00382-016-3283-4. hdl : 11858/00-001M-0000-002B-44E2-8 . ISSN  0930-7575. S2CID  54020650.
  18. ^ Zampieri, M.; Toreti, A.; Schindler, A.; Scoccimarro, E.; Gualdi, S. (апрель 2017 г.). «Влияние атлантических многодекадных колебаний на погодные режимы над Европой и Средиземноморьем весной и летом». Global and Planetary Change . 151 : 92–100. Bibcode : 2017GPC...151...92Z. doi : 10.1016/j.gloplacha.2016.08.014.
  19. ^ Дзампьери, Маттео; Скоччимарро, Энрико; Гуальди, Сильвио (2013-01-01). «Влияние Атлантики на весенние снегопады в Альпах за последние 150 лет». Environmental Research Letters . 8 (3): 034026. Bibcode : 2013ERL.....8c4026Z. doi : 10.1088/1748-9326/8/3/034026 . ISSN  1748-9326.
  20. ^ Хасс, Маттиас; Хок, Регина; Баудер, Андреас; Функ, Мартин (01.05.2010). "100-летние изменения массы в Швейцарских Альпах, связанные с Атлантическим мультидекадным колебанием" (PDF) . Geophysical Research Letters . 37 (10): L10501. Bibcode : 2010GeoRL..3710501H. doi : 10.1029/2010GL042616 . ISSN  1944-8007.
  21. ^ ab "Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Часто задаваемые вопросы об Атлантическом мультидекадном колебании". Архивировано из оригинала 2005-11-26.
  22. ^ Чжан, Р.; Делворт, Т.Л. (2006). «Влияние атлантических многодесятилетних колебаний на осадки в Индии/Сахеле и атлантические ураганы». Geophys. Res. Lett . 33 (17): L17712. Bibcode : 2006GeoRL..3317712Z. doi : 10.1029/2006GL026267. S2CID  16588748.
  23. ^ Shanahan, TM; et al. (2009). «Атлантическое воздействие устойчивой засухи в Западной Африке». Science . 324 (5925): 377–380. Bibcode :2009Sci...324..377S. CiteSeerX 10.1.1.366.1394 . doi :10.1126/science.1166352. PMID  19372429. S2CID  2679216. 
  24. ^ Chylek, P. & Lesins, G. (2008). "Многодесятилетняя изменчивость активности атлантических ураганов: 1851–2007". Journal of Geophysical Research . 113 (D22): D22106. Bibcode : 2008JGRD..11322106C. doi : 10.1029/2008JD010036 .
  25. ^ Энфилд, Дэвид Б.; Сид-Серрано, Луис (2010). «Вековые и многодесятилетние потепления в Северной Атлантике и их связь с активностью крупных ураганов». Международный журнал климатологии . 30 (2): 174–184. Bibcode : 2010IJCli..30..174E. doi : 10.1002/joc.1881. S2CID  18833210.
  26. ^ Mann, ME; Emanuel, KA (2006). «Тенденции ураганов в Атлантике, связанные с изменением климата». EOS . 87 (24): 233–244. Bibcode :2006EOSTr..87..233M. doi : 10.1029/2006EO240001 . S2CID  128633734.
  27. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2014-08-26 . Получено 2014-08-23 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  28. ^ Манн, Майкл Э.; Стайнман, Байрон А.; Бруйетт, Дэниел Дж.; Миллер, Соня К. (2021-03-05). «Многодесятилетние колебания климата в течение последнего тысячелетия, вызванные вулканическим воздействием». Science . 371 (6533): 1014–1019. Bibcode :2021Sci...371.1014M. doi :10.1126/science.abc5810. ISSN  0036-8075. PMID  33674487. S2CID  232124643.
  29. ^ Манн, Майкл Э.; Стайнман, Байрон А.; Миллер, Соня К. (2020-01-03). «Отсутствие внутренних многодесятилетних и междесятилетних колебаний в симуляциях климатических моделей». Nature Communications . 11 (1): 49. Bibcode : 2020NatCo..11...49M. doi : 10.1038/s41467-019-13823-w . ISSN  2041-1723. PMC 6941994. PMID 31900412  . 
  30. ^ Манн, Майкл (11 февраля 2021 г.). «Взлет и падение «Атлантической мультидекадной осцилляции»». michaelmann.net . Получено 14 сентября 2023 г. .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Атлантическое мультидекадное колебание» .