The influence of oceanic and atmospheric large-scale variabilities on the Atlantic Meridional Mode decadal time scale

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sandro Miguel Ferreira Veiga
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/06.19.17.40
Resumo: The Atlantic Meridional Mode (AMM) is a prominent coupled ocean-atmosphere mode of variability that manifests itself in the tropical Atlantic, mainly in the boreal spring although in some years it maintains itself active throughout the boreal summer and fall. The AMM impacts in continental land regions are due to its modulation of the Intertropical Convergence Zone, which tends to be located over the warmer hemisphere during the AMM peak phase. It also influences the conditions in the Atlantic hurricane Main Development Region. Many AMM features remain to be understood, from what determines its dominant decadal variability to the complex physical processes that sustain it. In this study, it is investigated the influence of the Atlantic Ocean variability and atmospheric large-scale variabilities on the dominant decadal periodicity that characterizes the AMM. Since we are interested in investigating the link between AMM and different phenomena at decadal time scale, observational and reanalysis datasets consisting of long record are used in this study. Through statistical analysis, it is shown that the sea surface temperature decadal variability in the Atlantic Ocean is linked to the AMM by the AMO. The AMO precedes the AMM. To further understand the ocean influence, the ocean heat content (0300m) decadal variability is analyzed. The results show that there is no significant relationship between the ocean heat content and the AMM. Regarding the atmospheric large-scale variabilities, it is concluded that El Niño-Southern Oscillation and the Interdecadal Pacific Oscillation do not significantly impact the AMM on decadal time scale. In this work is shown that the NAO is an important external forcing on the AMM, both at interannual and decadal time scale. In order to reinforce the conclusions, data from CMIP5 models are also used. The new version of the Brazilian Earth System Model (BESM-OA2.5) is one of the models used. Therefore the evaluation of its historical simulation is presented. The last topic studied is related to the potential changes of the AMM in a perturbed climate scenario. To this purpose, the idealized 4×CO2 experiments performed by four models are used. Two models show that the AMM maintains its spatio-temporal pattern under a perturbed climate scenario, while the Atlantic Meridional Overturning Circulation changes profoundly its structure.
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisThe influence of oceanic and atmospheric large-scale variabilities on the Atlantic Meridional Mode decadal time scaleA influência de variabilidades oceânicas e atmosféricas de larga-escala no modo meridional do Atlântico à escala decenal2018-05-23Carlos Afonso NobrePaulo NobreEdmo José Dias CamposTércio AmbrizziSandro Miguel Ferreira VeigaInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência do Sistema TerrestreINPEBRatlantic meridional modedecadal variabilityatlantic meridional overturning circulationnorth atlantic oscillationBESM-OA2.5modo meridional do atlânticovariabilidade decenalcirculação meridional de revolvimento do Atlânticooscilação do Atlântico NorteBESM-OA2.5The Atlantic Meridional Mode (AMM) is a prominent coupled ocean-atmosphere mode of variability that manifests itself in the tropical Atlantic, mainly in the boreal spring although in some years it maintains itself active throughout the boreal summer and fall. The AMM impacts in continental land regions are due to its modulation of the Intertropical Convergence Zone, which tends to be located over the warmer hemisphere during the AMM peak phase. It also influences the conditions in the Atlantic hurricane Main Development Region. Many AMM features remain to be understood, from what determines its dominant decadal variability to the complex physical processes that sustain it. In this study, it is investigated the influence of the Atlantic Ocean variability and atmospheric large-scale variabilities on the dominant decadal periodicity that characterizes the AMM. Since we are interested in investigating the link between AMM and different phenomena at decadal time scale, observational and reanalysis datasets consisting of long record are used in this study. Through statistical analysis, it is shown that the sea surface temperature decadal variability in the Atlantic Ocean is linked to the AMM by the AMO. The AMO precedes the AMM. To further understand the ocean influence, the ocean heat content (0300m) decadal variability is analyzed. The results show that there is no significant relationship between the ocean heat content and the AMM. Regarding the atmospheric large-scale variabilities, it is concluded that El Niño-Southern Oscillation and the Interdecadal Pacific Oscillation do not significantly impact the AMM on decadal time scale. In this work is shown that the NAO is an important external forcing on the AMM, both at interannual and decadal time scale. In order to reinforce the conclusions, data from CMIP5 models are also used. The new version of the Brazilian Earth System Model (BESM-OA2.5) is one of the models used. Therefore the evaluation of its historical simulation is presented. The last topic studied is related to the potential changes of the AMM in a perturbed climate scenario. To this purpose, the idealized 4×CO2 experiments performed by four models are used. Two models show that the AMM maintains its spatio-temporal pattern under a perturbed climate scenario, while the Atlantic Meridional Overturning Circulation changes profoundly its structure.O Modo Meridional do Atlântico (MMA) é um modo de variabilidade importante do sistema acoplado oceano-atmosfera que se manifesta no Atlântico tropical, principalmente na primavera boreal, embora em alguns anos se mantenha ativo durante o verão e outono boreal. Durante as sua fase de pico, o MMA impacta as regiões continentais devido à sua modulação da Zona de Convergência Intertropical, que tende a estar localizada sobre o hemisfério com águas mais quentes e também por sua influência nas condições da Região Principal de Desenvolvimento de furacões do Atlântico. Muitas características da MMA ainda carecem de compreensão, desde a razão que determina sua dominante variabilidade decenal até aos complexos processos físicos que o sustentam ativo. Neste estudo, investigou-se a influência da variabilidade do Oceano Atlântico e das variabilidades atmosféricas de larga-escala na periodicidade dominantemente decenal que caracteriza o MMA. Uma vez que o interesse se prende em investigar as relações entre o MMA e diferentes fenômenos na escala decenal, são utilizados neste estudo dados observacionais e de Reanálise com longo registro. Através de análise estatística, mostra-se que a variabilidade decenal da temperatura da superfície do mar no Oceano Atlântico está ligada à MMA pela Oscilação Multidecenal do Atlântico (OMA). A OMA precede o MMA. Para entender melhor a influência do oceano, a variabilidade decenal do conteúdo de calor oceânico (0 a 300m) é analisada. Os resultados mostram que não há relação significativa entre a variabilidade do conteúdo de calor oceânico e o MMA. Em relação às variabilidades atmosféricas de larga-escala, conclui-se que o El Niño-Oscilação do Sul e a Oscilação Interdecenal do Pacífico não afetam significativamente o MMA na escala de tempo decenal. Neste trabalho é mostrado que a Oscilação do Atlântico Norte é um forçamento externo importante no MMA, tanto na escala de tempo interanual quanto decenal. Para reforçar as conclusões, mesmas análises são efetuadas utilizando dados de modelos do CMIP5. Dentre esses modelos é utilizada a nova versão do Modelo Brasileiro do Sistema Terrestre (BESM-OA2.5). Dedica-se um capítulo para a avaliação da rodada histórica do BESM-OA2.5. O último tópico estudado está xiv relacionado às possíveis mudanças do MMA em um cenário climático perturbado. Para este propósito são utilizados experimentos 4×CO2 realizados por quatro modelos. Dois modelos mostram que o MMA mantém seu padrão espaço-temporal sob um cenário climático perturbado, no qual a Circulação Meridional de Revolvimento do Atlântico altera profundamente sua estrutura.http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/06.19.17.40info:eu-repo/semantics/openAccessengreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEinstname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)instacron:INPE2021-07-31T06:55:48Zoai:urlib.net:sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/06.19.17.40.01-0Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bibdigital.sid.inpe.br/PUBhttp://bibdigital.sid.inpe.br/col/iconet.com.br/banon/2003/11.21.21.08/doc/oai.cgiopendoar:32772021-07-31 06:55:49.282Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)false
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O Modo Meridional do Atlântico (MMA) é um modo de variabilidade importante do sistema acoplado oceano-atmosfera que se manifesta no Atlântico tropical, principalmente na primavera boreal, embora em alguns anos se mantenha ativo durante o verão e outono boreal. Durante as sua fase de pico, o MMA impacta as regiões continentais devido à sua modulação da Zona de Convergência Intertropical, que tende a estar localizada sobre o hemisfério com águas mais quentes e também por sua influência nas condições da Região Principal de Desenvolvimento de furacões do Atlântico. Muitas características da MMA ainda carecem de compreensão, desde a razão que determina sua dominante variabilidade decenal até aos complexos processos físicos que o sustentam ativo. Neste estudo, investigou-se a influência da variabilidade do Oceano Atlântico e das variabilidades atmosféricas de larga-escala na periodicidade dominantemente decenal que caracteriza o MMA. Uma vez que o interesse se prende em investigar as relações entre o MMA e diferentes fenômenos na escala decenal, são utilizados neste estudo dados observacionais e de Reanálise com longo registro. Através de análise estatística, mostra-se que a variabilidade decenal da temperatura da superfície do mar no Oceano Atlântico está ligada à MMA pela Oscilação Multidecenal do Atlântico (OMA). A OMA precede o MMA. Para entender melhor a influência do oceano, a variabilidade decenal do conteúdo de calor oceânico (0 a 300m) é analisada. Os resultados mostram que não há relação significativa entre a variabilidade do conteúdo de calor oceânico e o MMA. Em relação às variabilidades atmosféricas de larga-escala, conclui-se que o El Niño-Oscilação do Sul e a Oscilação Interdecenal do Pacífico não afetam significativamente o MMA na escala de tempo decenal. Neste trabalho é mostrado que a Oscilação do Atlântico Norte é um forçamento externo importante no MMA, tanto na escala de tempo interanual quanto decenal. Para reforçar as conclusões, mesmas análises são efetuadas utilizando dados de modelos do CMIP5. Dentre esses modelos é utilizada a nova versão do Modelo Brasileiro do Sistema Terrestre (BESM-OA2.5). Dedica-se um capítulo para a avaliação da rodada histórica do BESM-OA2.5. O último tópico estudado está xiv relacionado às possíveis mudanças do MMA em um cenário climático perturbado. Para este propósito são utilizados experimentos 4×CO2 realizados por quatro modelos. Dois modelos mostram que o MMA mantém seu padrão espaço-temporal sob um cenário climático perturbado, no qual a Circulação Meridional de Revolvimento do Atlântico altera profundamente sua estrutura.
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