Tropical Ocean forcing of the Euro-Atlantic atmosphere

Abstract

Um grande ensemble de simulações AMIP (Model Intercomparison Project) II geradas pelo MUGCM (Melbourne University General Circulation Model) são usadas para estudar o forçamento da pressão média ao nível das águas do mar (MSLP, mean sea level pressure) na região Euro-Atlântica (EA) pelas anomalias da temperatura superficial do oceano (SST, sea level temperature). Uma Análise de Variância (ANOVA) mostra que a variabilidade de médias sazonais de MSLP na região EA, e o seu maior modo de variabilidade - a Oscilação do Atlântico Norte (NAO, North Atlantic Oscillation) – são significativamente forçadas pelas SSTs no Inverno e na Primavera. Os dois primeiros modos de variabilidade forçada das anomalias sazonais de MSLP na região EA são estimados usando uma Análise de Componentes Principais de Detecção Optimizada. Análises de regressão e correlação usando anomalias sazonais de SST e as séries temporais associadas aos padrões forçados fornecem evidência estatística de que: (i) uma fase positiva/negativa do El Niño - Oscilação Austral (ENSO) induz uma fase negativa/positiva da NÃO no Inverno e na Primavera; (ii) uma fase positiva/negativa do Gradiente Inter-hemisférico de SST no Atântico induz uma fase negativa/positiva da NAO. A sensibilidade da NAO à polaridade e intensidade do ENSO é também analisada. Os resultados revelam sinais das fases do ENSO quer na intensidade média da NAO, quer na sua variabilidade interna. Durante a fase fria do ENSO, a Função de Densidade de Probabilidade (PDF) do índice da NAO evidencia um pequeno mas positivo valor médio, enquanto que este é negativo na fase quente do ENSO. Além disso, a variabilidade da NAO tem um comportamento diferente para cada fase do ENSO: durante a fase quente, a PDF apresenta maior variância e sugere uma bimodalidade, enquanto que na fase fria nenhuma bimodalidade é sugerida.

A large Atmospheric Model Intercomparison Project II ensemble of the Melbourne University General Circulation Model is used to asses sea surface temperature (SST) anomaly forcing of mean sea level pressure (MSLP) seasonal mean anomalies over the Euro-Atlantic (EA) region. Tropical SST forcing is focused. An Analysis of Variance shows that seasonal mean MSLP variability in the EA region, and its major mode of variability (the North Atlantic Oscillation, NAO), are significantly SST-forced in winter and spring. The two leading SST-forced variability modes of MSLP seasonal mean anomalies in the EA region are estimated, using Optimal Detection Principal Component Analysis. Regression and correlation analysis using SST anomalies and the time series associated to the forced patterns, give statistical evidence that: (i) a warm (cold) phase of the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) induces a negative (positive) phase of the NAO in winter and spring; and (ii) a positive (negative) phase of the Atlantic Inter-hemispheric SST Gradient induces a negative (positive) phase of the NAO in spring. The sensitivity of the NAO to ENSO polarity and strength is also analysed. The results show signals of the ENSO phases in both the mean strength of the NAO as well as in its internal variability. During the cold ENSO phase, the Probability Density Function (PDF) of the NAO index presents a small but positive mean value, whereas it is negative during the warm ENSO phase. Also, the NAO variability associated with each ENSO phase shows a different behaviour: during the warm phase, the PDF presents a larger variance and suggests bimodality, whereas no bimodality is suggested in the cold ENSO phase.