Modulação estratosférica do sinal do ENSO na região Euro-Atlântica

Abstract

Neste trabalho investigam-se as componentes da circulação atmosférica extratropical forçadas pelas anomalias das SSTs no Pacífico Tropical, dando-se particular atenção à circulação sobre a região Euro-Atlântica. Identificou-se os modos de variabilidade da altura do geopotencial, em diferentes níveis, e avaliou-se a conexão estatística entre esses modos de variabilidade. A análise foi realizada, considerando as reanálises do NCEP (1959 – 2008) e as reanálises 20th Century individualmente e em conjunto. O objectivo do estudo conjunto das séries das duas reanálises era dispor de séries temporais mais longas que permitissem atribuir significado estatístico aos resultados. O estudo efectuado sobre as reanálises foi repetido sobre duas simulações do clima passado (1860 a 1999) realizadas com o modelo HadCM3.0. Os resultados obtidos na análise dos dados simulados são consistentes com os resultados obtidos com base nas reanálises. A consistência entre os resultados, além de constituírem uma validação do modelo, dá confiança estatística aos resultados. Analisaram-se várias possibilidades para a comunicação do forçamento das SSTs do Pacífico Tropical à região Euro-Atântica: i) O sinal poderá ser comunicado pela troposfera através de ondas de Rossby barotrópicas; ii) via estratosfera, envolvendo a interacção entre ondas de Rossby baroclínicas e a corrente média zonal; iii) o sinal poderá resultar da sobreposição dos sinais comunicados via troposfera e via estratosfera. Dada a conexão estatística entre as variabilidades da circulação estratosférica e da circulação troposférica extratropicais, também se analisou a componente forçada da circulação troposférica linearmente desacoplada da circulação estratosférica. As técnicas de análise frequentemente utilizadas, ao longo do trabalho, foram a Análise em Componentes Principais e a análise de compósitos, mostrando-se a última particularmente útil na pesquisa de sinais não lineares. Os resultados obtidos mostram que, embora o sinal do ENSO comunicado via estratosfera possa ser fraco, a estratosfera exerce um efeito modulador significativo sobre o sinal do El Niño na região Euro-Atlântica. A análise dos dados simulados confirma a existência de uma componente não linear na resposta da circulação troposférica, sobre a região Euro-Atlântica, ao forçamento pelas SSTs do Pacífico Tropical.

ABSTRACT: In this work we investigate the components of the extratropical atmospheric circulation forced by the anomalies of SSTs in the tropical Pacific, giving particular attention to the circulation of the Euro-Atlantic region. Was identified the modes of variability of the geopotential height at different levels, and evaluated the statistical connection between these modes of variability. The analysis was performed, considering the NCEP reanalysis (1959 - 2008) and the reanalysis 20th Century individually and together. The aim of studied the two sets of reanalysis, was to have longer time series that allow assigning statistical significance to the results. The study of reanalysis was repeated on two simulations of past climate (1860 to 1999), realized with the model HadCM3.0. The results obtained in the analysis of simulated data are consistent with the results obtained from the reanalysis. The consistency between the results, as well as being a validation of the model, gives statistical confidence to the results. We analyzed several possibilities for the communication of the forcing from the tropical Pacific SSTs to the Euro-Atlantic region: i) the signal may be communicated by the troposphere by barotropic Rossby waves; ii) by the stratosphere, involving the interaction between baroclinic Rossby waves and zonal mean circulation; iii) the signal may be a result from the superposition of signals sent from troposphere and from stratosphere. Given the statistical connection between the variability of the stratospheric circulation and the extratropical tropospheric circulation, also was analyzed the forced component of the tropospheric circulation linearly decoupled from the stratospheric circulation. The analytical techniques frequently used throughout the paper, were the principal components analysis and analysis of composites, showing the last particularly useful when searching for non-linear signals. The results obtained show that although the ENSO signal communicated through the stratosphere can be weak, the stratosphere has a modulating effect significant on the signal of El Niño in the Euro-Atlantic. The analysis of simulated data confirms the existence of a nonlinear component in the response of tropospheric circulation over the Euro-Atlantic region, to the forcing from the SSTs in the Pacific Tropical.