947 resultados para decadal variations
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Based on analysis of NCEP reanalysis data and SST indices of the recent 50 years, decadal changes of the potential predictability of ENSO and interannual climate anomalies were investigated. Autocorrelation of Nino3 SST anomalies (SSTA) and correlation between atmospheric anomalies fields and Nino3 SSTA exhibit obvious variation in different decades, which indicates that Nino3 SSTA-related potential predictability of ENSO and interannual climate anomalies has significant decadal changes. Time around 1977 is not only a shift point of climate on the interdecadal time scale but also a catastrophe point of potential predictability of ENSO and interannual climate. As a whole, ENSO and the PNA pattern in boreal winter are more predictable in 1980s than in 1960s and 1970s, while the Nino3 SSTA-related potential predictability of the Indian monsoon and the East Asian Monsoon is lower in 1980s than in 1960s and 1970s.
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Analysis of single forcing runs from CMIP5 (the fifth Coupled Model Intercomparison Project) simulations shows that the mid-twentieth century temperature hiatus, and the coincident decrease in precipitation, is likely to have been influenced strongly by anthropogenic aerosol forcing. Models that include a representation of the indirect effect of aerosol better reproduce inter-decadal variability in historical global-mean near-surface temperatures, particularly the cooling in the 1950s and 1960s, compared to models with representation of the aerosol direct effect only. Models with the indirect effect also show a more pronounced decrease in precipitation during this period, which is in better agreement with observations, and greater inter-decadal variability in the inter-hemispheric temperature difference. This study demonstrates the importance of representing aerosols, and their indirect effects, in general circulation models, and suggests that inter-model diversity in aerosol burden and representation of aerosol–cloud interaction can produce substantial variation in simulations of climate variability on multi decadal timescales.
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Homogencous upper air data for 50 years (1949-1998) from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis project, sea surface temperatures and sea level pressure are used to bring out the three dimensional structure of two dominant decadal/multi-decadal variations in the tropics. The global three dimensional modes represent generalized forms of inter-decadal modes studied earlier only with surface data. In the vertical, both modes show approximate first baroclinic structures over the tropics. The Walker circulation associated with the multidecadal mode has a wavenumber two structure in the zonal direction. It is shown that the magnitude of major ascending and descending motions associated with the multi-decadal Hadley and Walker circulations, are comparable to those associated with the dominant inter-annual mode. Implications of these large scale global circulations associated with the low frequency oscillations in modulating regional climate on a inter-annual time scale are discussed.
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The solar radiation flux at the earth's surface has gone through decadal changes of decreasing and increasing trends over the globe. These phenomena known as dimming and brightening, respectively, have attracted the scientific interest in relation to the changes in radiative balance and climate. Despite the interest in the solar dimming/brightening phenomenon in various parts of the world, south Asia has not attracted great scientific attention so far. The present work uses the net downward shortwave radiation (NDSWR) values derived from satellites (Modern Era Retrospective-analysis for Research and Applications, MERRA 2D) in order to examine the multi-decadal variations in the incoming solar radiation over south Asia for the period of 1979-2004. From the analysis it is seen that solar dimming continues over south Asia with a trend of -0.54 Wm(-2) yr(-1). Assuming clear skies an average decrease of -0.05 Wm(-2)yr(-1) in NDSWR was observed, which is attributed to increased aerosol emissions over the region. There is evidence that the increase in cloud optical depth plays the major role for the solar dimming over the area. The cloud optical depth (MERRA retrievals) has increased by 10.7% during the study period, with the largest increase to be detected for the high-level (atmospheric pressure P < 400 hPa) clouds (31.2%). Nevertheless, the decrease in solar radiation and the role of aerosols and clouds exhibit large monthly and seasonal variations directly affected by the local monsoon system, the anthropogenic and natural aerosol emissions. All these aspects are examined in detail aiming at shedding light into the solar dimming phenomenon over a densely populated area. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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Ensemble experiments are performed with five coupled atmosphere-ocean models to investigate the potential for initial-value climate forecasts on interannual to decadal time scales. Experiments are started from similar model-generated initial states, and common diagnostics of predictability are used. We find that variations in the ocean meridional overturning circulation (MOC) are potentially predictable on interannual to decadal time scales, a more consistent picture of the surface temperature impact of decadal variations in the MOC is now apparent, and variations of surface air temperatures in the North Atlantic Ocean are also potentially predictable on interannual to decadal time scales. albeit with potential skill levels that are less than those seen for MOC variations. This intercomparison represents a step forward in assessing the robustness of model estimates of potential skill and is a prerequisite for the development of any operational forecasting system.
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Máster en Oceanografía
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Substantial effort has recently been put into the development of climate reconstructions from tree-ring stable carbon isotopes, though the interpretation of long-term trends retained in such timeseries remains challenging. Here we use detrended δ13C measurements in Pinus uncinata tree-rings, from the Spanish Pyrenees, to reconstruct decadal variations in summer temperature back to the 13th century. The June-August temperature signal of this reconstruction is attributed using decadally as well as annually resolved, 20th century δ13C data. Results indicate that late 20th century warming has not been unique within the context of the past 750 years. Our reconstruction contains greater am-plitude than previous reconstructions derived from traditional tree-ring density data, and describes particularly cool conditions during the late 19th century. Some of these differences, including early warm periods in the 14th and 17th centuries, have been retained via δ13C timeseries detrending - a novel approach in tree-ring stable isotope chronology development. The overall reduced variance in earlier studies points to an underestimation of pre-instrumental summer temperature variability de-rived from traditional tree-ring parameters.
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South peninsular India experiences a large portion of the annual rainfall during the northeast monsoon season (October to December). In this study, the facets of diurnal, intra-seasonal and inter-annual variability of the northeast monsoon rainfall (the NEMR) over India have been examined. The analysis of satellite derived hourly rainfall reveals that there are distinct features of diurnal variation over the land and oceans during the season. Over the land, rainfall peaks during the late afternoon/evening, while over the oceans an early morning peak is observed. The harmonic analysis of hourly data reveals that the amplitude and variance are the largest over south peninsular India. The NEMR also exhibits significant intra-seasonal variability on a 20-40 day time scale. Analysis also shows significant northward propagation of the maximum cloud zone from south of equator to the south peninsula during the season. The NEMR exhibits large inter-annual variability with the co-efficient of variation (CV) of 25%. The positive phases of ENSO and the Indian Ocean Dipole (IOD) are conducive for normal to above normal rainfall activity during the northeast monsoon. There are multi-decadal variations in the statistical relationship between ENSO and the NEMR. During the period 2001-2010 the statistical relationship between ENSO and the NEMR has significantly weakened. The analysis of seasonal rainfall hindcasts for the period 1960-2005 produced by the state-of-the-art coupled climate models, ENSEMBLES, reveals that the coupled models have very poor skill in predicting the inter-annual variability of the NEMR. This is mainly due to the inability of the ENSEMBLES models to simulate the positive relationship between ENSO and the NEMR correctly. Copyright (C) 2012 Royal Meteorological Society
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Pacific sea surface temperatures (SSTs) are examined for their associations with (1) summer rainfall, and (2) the latitude location of the mid-tropospheric subtropical high pressure ridge (STR) in the southwestern United States during 1945 to 1986. Extreme northward (southward) displacements of STR are associated with wet (dry) summers over Arizona and an enhanced (weakened) gradient of SST off the California and Baja coasts. These tend to follow winters marked by positive (negative) phases of the PNA, Pacific/North America, teleconnection pattern. Recent decadal variations of Arizona summer rainfall (1950s wet; 1970s dry) appear similarly related to southwestern United States synoptic circulation and eastern Pacific SSTs.
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利用ERA40逐日再分析资料、NCEP/NCAR2逐日再分析资料、中国740个测站日降水资料、上海台风研究所提供的西太平洋热带气旋资料、Kaplan等重建的月平均SSTA资料、NOAA逐日长波辐射(OLR)等资料,应用离散功率谱分析、带通滤波、EOF分析等统计方法,研究了东亚夏季风(EASM)的移动特征、东亚地区季节内振荡(ISO)的基本特征、季节内振荡对东亚夏季风活动的影响、季节内振荡对东亚夏季风异常活动的影响机理。主要结论如下: (1)综合动力和热力因素定义了可动态描述东亚夏季风移动和强度的指数,并利用该指数研究了东亚夏季风的爆发和移动的季节内变化及其年际和年代际变化特征。研究发现,气候平均东亚夏季风前沿分别在28候、33候、36候、38候、40候、44候出现了明显的跳跃。东亚夏季风活动具有显著的年际变率,主要由于季风前沿在某些区域异常停滞和突然跨越北跳或南撤引起,造成中国东部旱涝灾害频繁发生。东亚夏季风的活动具有明显的年代际变化,在1965年、1980年、1994年发生了突变,造成中国东部降水由“南旱北涝”向“南涝北旱”的转变。 (2)东亚季风区季节内变化具有10~25d和30~60d两个波段的季节内振荡周期,以30-60d为主。存在三个主要低频模态,第一模态主要表征了EASM在长江中下游和华北地区活动期间的低频形势;第二模态印度洋-菲律宾由低频气旋式环流控制,主要表现了ISO在EASM爆发期间的低频形势;第三模态主要出现在EASM在华南和淮河活动期间的低频形势。第一模态和第三模态是代表东亚夏季风活动异常的主要低频形势。 (3)热带和副热带地区ISO总是沿垂直切变风的垂直方向传播。因此,在南海-菲律宾东北风垂直切变和副热带西太平洋北风垂直切变下,大气热源激发菲律宾附近交替出现的低频气旋和低频反气旋不断向西北传播,副热带西太平洋ISO以向西传播为主。中高纬度地区,乌拉尔山附近ISO以向东、向南移动或局地振荡为主;北太平洋中部ISO在某些情况下向南、向西传播。 (4)季风爆发期,伴随着热带东印度洋到菲律宾一系列低频气旋和低频反气旋, 冷空气向南输送,10~25天和30~60天季节内振荡低频气旋同时传入南海加快了南海夏季风的爆发。在气候态下,ISO活动表现的欧亚- 太平洋(EAP)以及太平洋-北美(PNA)低频波列分布特征(本文提出的EAP和PNA低频波列与传统意义上的二维定点相关得到的波列不同)。这种低频分布形式使得欧亚和太平洋中高纬度的槽、脊及太平洋副热带高压稳定、加强,东亚地区的低频波列则成为热带和中高纬度ISO相互作用影响东亚夏季风活动的纽带。不同的阶段表现不同的低频模态,30~60d低频模态的转变加快了EASM推进过程中跳跃性;30-60d低频模态的维持使得EASM前沿相对停滞。 (5)30-60d滤波场,菲律宾海域交替出现的低频气旋和低频反气旋不断向西北传播到南海-西太平洋一带。当南海-西太平洋地区低频气旋活跃时,季风槽加强、东伸,季风槽内热带气旋(TC)频数增加;当南海-西太平洋低频反气旋活跃时,季风槽减弱、西退,TC处于间歇期,生成位置不集中。 (6)在El Nino态下,大气季节内振荡偏弱,北传特征不明显,但ISO由中高纬度北太平洋中部向南和副热带西太平洋向西的传播特征显著,东亚地区ISO活动以第三模态为主,EASM集中停滞在华南和淮河流域,常伴随着持续性区域暴雨的出现,易造成华南和江淮流域洪涝灾害,长江和华北持续干旱。在La Nina态下,大气季节内振荡活跃,且具有明显的向北传播特征,PNA低频波列显著,东亚地区ISO活动以第一模态单峰为主;EASM主要停滞在长江中下游和华北地区,这些地区出现异常持续强降水,华南和淮河流域多干旱;在El Nino态向La Nina态转换期,ISO活动以第一模态双峰为主,长江中下游常常出现二度梅。
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Cette thèse s’intéresse à la modélisation magnétohydrodynamique des écoulements de fluides conducteurs d’électricité multi-échelles en mettant l’emphase sur deux applications particulières de la physique solaire: la modélisation des mécanismes des variations de l’irradiance via la simulation de la dynamo globale et la reconnexion magnétique. Les variations de l’irradiance sur les périodes des jours, des mois et du cycle solaire de 11 ans sont très bien expliquées par le passage des régions actives à la surface du Soleil. Cependant, l’origine ultime des variations se déroulant sur les périodes décadales et multi-décadales demeure un sujet controversé. En particulier, une certaine école de pensée affirme qu’une partie de ces variations à long-terme doit provenir d’une modulation de la structure thermodynamique globale de l’étoile, et que les seuls effets de surface sont incapables d’expliquer la totalité des fluctuations. Nous présentons une simulation globale de la convection solaire produisant un cycle magnétique similaire en plusieurs aspects à celui du Soleil, dans laquelle le flux thermique convectif varie en phase avec l’ ́energie magnétique. La corrélation positive entre le flux convectif et l’énergie magnétique supporte donc l’idée qu’une modulation de la structure thermodynamique puisse contribuer aux variations à long-terme de l’irradiance. Nous analysons cette simulation dans le but d’identifier le mécanisme physique responsable de la corrélation en question et pour prédire de potentiels effets observationnels résultant de la modulation structurelle. La reconnexion magnétique est au coeur du mécanisme de plusieurs phénomènes de la physique solaire dont les éruptions et les éjections de masse, et pourrait expliquer les températures extrêmes caractérisant la couronne. Une correction aux trajectoires du schéma semi-Lagrangien classique est présentée, qui est basée sur la solution à une équation aux dérivées partielles nonlinéaire du second ordre: l’équation de Monge-Ampère. Celle-ci prévient l’intersection des trajectoires et assure la stabilité numérique des simulations de reconnexion magnétique pour un cas de magnéto-fluide relaxant vers un état d’équilibre.
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Cette thèse présente des reconstructions de l'irradiance totale et spectrale durant les 400 dernières années à l'aide des modèles pour l'irradiance totale et l'irradiance spectrale dans l'ultraviolet développés à l'Université de Montréal. Tous deux sont basés sur la simulation de l'émergence, de la fragmentation et de l'érosion des taches solaires, qui permet d'obtenir une distribution de l'aire des taches sombres et des facules brillantes en fonction du temps. Ces deux composantes sont principalement responsables de la variation de l'irradiance sur l'échelle de temps de la décennie, qui peut être calculée en sommant leur émissivité à celle de la photosphère inactive. La version améliorée du modèle d'irradiance solaire spectrale MOCASSIM inclut une extension de son domaine spectral entre 150 et 400 nm ainsi que de son domaine temporel, débutant originalement en 1874 et couvrant maintenant la période débutant en 1610 jusqu'au présent. Cela permet de reconstruire le spectre ultraviolet durant le minimum de Maunder et de le comparer à celui du minimum de 2009. Les conclusions tirées de cette étude spécifient que l'émissivité dans l'ultraviolet était plus élevée en 2009 que durant le minimum de Maunder, que le niveau de base de la photosphère non magnétisée contribuait pour environ les deux tiers de cette différence et que les structures magnétiques restantes étaient responsables pour le tiers restant. Le modèle d'irradiance totale a vu son domaine temporel étendu sur la même période et une composante représentant le réseau magnétique de façon réaliste y a été ajoutée. Il a été démontré que les observations des 30 dernières années ne sont bien reproduites qu'en incluant la composante du Soleil non magnétisé variable à long terme. Le processus d'optimisation des paramètres libres du modèle a été effectué en minimisant le carré de la somme de l'écart journalier entre les résultats des calculs et les données observées. Les trois composites disponibles, soit celui du PMOD (Physikalisch Meteorologisches Observatorium Davos), d'ACRIM (ACtive Radiometer Irradiance Monitor) et du IRMB (Institut Royal Météorologique de Belgique), ne sont pas en accord entre eux, en particulier au niveau des minima du cycle d'activité, et le modèle permet seulement de reproduire celui du PMOD avec exactitude lorsque la composante variable à long terme est proportionnelle au flux radio à 10.7 cm. Toutefois, en utilisant des polynômes de Lagrange pour représenter la variation du Soleil inactif, l'accord est amélioré pour les trois composites durant les minima, bien que les relations entre le niveau minimal de l'irradiance et la longueur du cycle précédent varient d'un cas à l'autre. Les résultats obtenus avec le modèle d'irradiance spectrale ont été utilisés dans une étude d'intercomparaison de la réponse de la photochimie stratosphérique à différentes représentations du spectre solaire. Les simulations en mode transitoire d'une durée de 10 jours ont été effectuées avec un spectre solaire constant correspondant soit à une période d'activité minimale ou à une période d'activité maximale. Ceci a permis d'évaluer la réponse de la concentration d'ozone à la variabilité solaire au cours d'un cycle et la différence entre deux minima. En plus de ceux de MOCASSIM, les spectres produits par deux modèles ont été utilisés (NRLSSI et MGNM) ainsi que les données de SIM et SOLSTICE/SORCE. La variabilité spectrale de chacun a été extraite et multipliée à un spectre de base représentant le minimum d'activité afin de simuler le spectre au maximum d'activité. Cela a été effectué dans le but d'isoler l'effet de la variabilité seule et d'exclure celui de la valeur absolue du spectre. La variabilité spectrale d'amplitude relativement élevée des observations de SORCE n'a pas provoqué l'inversion de la réponse de l'ozone à hautes altitudes obtenues par d'autres études, ce qui peut être expliqué par la nature même du modèle utilisé ainsi que par sa limite supérieure en altitude. Finalement, la réponse de l'ozone semble être à peu près proportionnelle à la variabilité de l'intégrale du flux pour lambda<241 nm. La comparaison des concentrations d'ozone obtenues avec les spectres originaux au minimum d'activité démontre que leur différence est du même ordre de grandeur que la variabilité entre le minimum et le maximum d'un cycle typique. Le problème du choix de la reconstruction de l'irradiance à utiliser pour les simulations climatiques dans le passé demeure non résolu.
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The processes that govern the predictability of decadal variations in the North Atlantic meridional overturning circulation (MOC) are investigated in a long control simulation of the ECHO-G coupled atmosphere–ocean model. We elucidate the roles of local stochastic forcing by the atmosphere, and other potential ocean processes, and use our results to build a predictive regression model. The primary influence on MOC variability is found to come from air–sea heat fluxes over the Eastern Labrador Sea. The maximum correlation between such anomalies and the variations in the MOC occurs at a lead time of 2 years, but we demonstrate that the MOC integrates the heat flux variations over a period of 10 years. The corresponding univariate regression model accounts for 74.5% of the interannual variability in the MOC (after the Ekman component has been removed). Dense anomalies to the south of the Greenland-Scotland ridge are also shown to precede the overturning variations by 4–6 years, and provide a second predictor. With the inclusion of this second predictor the resulting regression model explains 82.8% of the total variance of the MOC. This final bivariate model is also tested during large rapid decadal overturning events. The sign of the rapid change is always well represented by the bivariate model, but the magnitude is usually underestimated, suggesting that other processes are also important for these large rapid decadal changes in the MOC.
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A process-oriented modeling approach is applied in order to simulate glacier mass balance for individual glaciers using statistically downscaled general circulation models (GCMs). Glacier-specific seasonal sensitivity characteristics based on a mass balance model of intermediate complexity are used to simulate mass balances of Nigardsbreen (Norway) and Rhonegletscher (Switzerland). Simulations using reanalyses (ECMWF) for the period 1979–93 are in good agreement with in situ mass balance measurements for Nigardsbreen. The method is applied to multicentury integrations of coupled (ECHAM4/OPYC) and mixed-layer (ECHAM4/MLO) GCMs excluding external forcing. A high correlation between decadal variations in the North Atlantic oscillation (NAO) and mass balance of the glaciers is found. The dominant factor for this relationship is the strong impact of winter precipitation associated with the NAO. A high NAO phase means enhanced (reduced) winter precipitation for Nigardsbreen (Rhonegletscher), typically leading to a higher (lower) than normal annual mass balance. This mechanism, entirely due to internal variations in the climate system, can explain observed strong positive mass balances for Nigardsbreen and other maritime Norwegian glaciers within the period 1980–95. It can also partly be responsible for recent strong negative mass balances of Alpine glaciers.