Атлантическое многодесятилетнее колебание (AMO), также известное как Атлантическая многодесятилетняя изменчивость (AMV)[1], — теоретическая изменчивость температуры поверхности моря (SST) северной части Атлантического океана на шкале времени в несколько десятилетий.[2]
Временной ряд атлантических многодесятилетних колебаний с 12-месячной скользящей средней (чёрный), 1856–2022 гг.
Хотя существует некоторая поддержка этого режима в моделях и в исторических наблюдениях, существуют разногласия в отношении его амплитуды и того, имеет ли он типичную временную шкалу и может ли он быть классифицирован как колебание. Обсуждается также вопрос об отнесении изменения температуры поверхности моря к природным или антропогенным причинам, особенно в тропических районах Атлантического океана, имеющих важное значение для развития ураганов.[3] Атлантические многодесятилетние колебания также связаны со сдвигами в активности ураганов, характере и интенсивности осадков, а также изменениями в популяциях рыб.
Атлантический мультидекадальный индекс колебаний по методологии, предложенной van Oldenborgh et al. 1880-2018.
Доказательства многодесятилетнего колебания климата, сосредоточенного в Северной Атлантике, начали появляться в 1980-х годах в работе Фолланда и его коллег, что видно на рисунке 2.d.A. Это колебание было единственным фокусом Шлезингера и Раманкутти в 1994 году, но фактический термин "Атлантическое многодесятилетнее колебание" (AMO) был придуман Майклом Манном в телефонном интервью 2000 года с Ричардом Керром. AMO описывается в книге Манна «Хоккейная клюшка и климатические войны: депеши с линии фронта» (2012).
Сигнал AMO обычно определяется из паттернов изменчивости SST в Северной Атлантике после удаления любого линейного тренда. Эта детрендация предназначена для устранения влияния глобального потепления, вызванного парниковыми газами, из анализа. Однако, если сигнал глобального потепления значительно нелинеен во времени (то есть не просто плавное линейное увеличение), вариации принудительного сигнала будут просачиваться в определение AMO. Следовательно, корреляции с индексом AMO могут маскировать эффекты глобального потепления, согласно Манну, Стейнману, и что также обеспечивает более подробную историю развития науки.
Индекс AMO
Было предложено несколько методов устранения глобальной тенденции и влияния Эль-Ниньо-Южного колебания (ЭНСО) на Североатлантический SST. Тренберти Ши, предполагая, что эффект глобального воздействия над Северной Атлантикой аналогичен глобальному океану, вычли глобальное (60°N-60°S) среднее значение SST из Североатлантического SST, чтобы получить пересмотренный индекс AMO.
Тинг и др. однако утверждают, что принудительная структура SST не является глобально однородной; они разделили принудительную и внутренне генерируемую изменчивость с помощью анализа сигнал-шума, максимизируя анализ EOF.
Ван Олденборгом получен индекс AMO, усредненный SST по внетропической Северной Атлантике (чтобы устранить влияние ENSO, которое больше на тропической широте) за вычетом регрессии на глобальную среднюю температуру.
Гуань и Нигам удалили нестационарную глобальную тенденцию и естественную изменчивость Тихого океана, прежде чем применить анализ EOF к остаточному Североатлантическому SST.
Линейно детрендированный индекс предполагает, что аномалия SST в Северной Атлантике в конце двадцатого века поровну разделена между внешней принудительной составляющей и внутренне генерируемой изменчивостью, и что нынешний пик аналогичен середине двадцатого века; напротив, другие методологии предполагают, что большая часть Североатлантической аномалии в конце двадцатого века является внешней.
Frajka-Williams et al. 2017 отметили, что недавние изменения в охлаждении субполярного круговорота, тёплые температуры в субтропиках и прохладные аномалии над тропиками увеличили пространственное распределение меридионального градиента в температурах поверхности моря, которое не учитывается индексом AMO
Механизмы
На основе около 150-летней инструментальной записи была выявлена квазипериодичность около 70 лет, с несколькими отчетливыми более теплыми фазами между 1930-1965 и после 1995 года и холодными между 1900-1930 и 1965-1995 годами. В моделях АМО-подобная изменчивость связана с небольшими изменениями всевероатлантическойветвитермохалинной циркуляции. Однако исторических океанических наблюдений недостаточно, чтобы связать производный индекс AMO с современными аномалиями циркуляции. 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.
Атлантическое многодесятилетнее колебание (AMO) важно для того, как внешние воздействия связаны с Североатлантическими SST.
Воздействие на климат во всём мире
AMO коррелирует с температурой воздуха и осадками на большей части Северного полушария, в частности в летнем климате в Северной Америке и Европе. Благодаря изменениям атмосферной циркуляции AMO может также модулировать весенние снегопады над Альпами и изменчивость массы ледников. Характер осадков наблюдается в северо-восточной части Бразилии и африканском Сахеле. Это также связано с изменениями частоты засух в Северной Америке и отражается на частоте сильной активности атлантических ураганов.
Недавние исследования показывают, что AMO связан с прошлым возникновением крупных засух на Среднем Западе и Юго-Западе США. Когда AMO находится в теплой фазе, эти засухи, как правило, более частые или длительные. Две из самых сильных засух 20-го века произошли во время положительного AMO между 1925 и 1965 годами:Пыльная чаша 1930-х годов и засуха 1950-х годов. Флорида и тихоокеанский северо-запад, как правило, противоположны — теплый AMO, больше осадков.
Климатические модели показывают, что теплая фаза АМО увеличивает количество летних осадков над Индией и Сахелью, усиливает активность тропических циклонов в Северной Атлантике. Палеоклиматологические исследования подтвердили эту закономерность — увеличение количества осадков в теплой фазе АМО, уменьшение в холодной фазе — для Сахеля за последние 3000 лет.
Отношение к атлантическим ураганам
Исследование 2008 года коррелировало Атлантический многодесятилетний режим (AMM) с данными HURDAT (1851–2007) и отметило положительную линейную тенденцию для незначительных ураганов (категории 1 и 2), но удалило, когда авторы скорректировали свою модель для недооцененных штормов и заявили: «Если есть увеличение активности ураганов, связанное с глобальным потеплением, вызванным парниковыми газами, в настоящее время он скрыт 60-летним квазипериодическим циклом». При полном учете метеорологической науки число тропических штормов, которые могут перерасти в сильные ураганы, намного больше во время теплых фаз АМО, чем во время холодных фаз, по крайней мере, в два раза больше; АМО отражается на частоте сильных атлантических ураганов. Исходя из типичной продолжительности отрицательных и позитивных фаз АМО, ожидается, что нынешний теплый режим сохранится, по крайней мере, до 2015 года и, возможно, до 2035 года. Энфилд и др. предположили пик около 2020 года.
Активность тропических циклонов в Северной Атлантике согласно Индексу накопленной энергии циклонов, 1950–2015 гг
Тем не менее, Манн и Эмануэль обнаружили в 2006 году, что «антропогенные факторы ответственны за долгосрочные тенденции в тропическом атлантическом тепле и активности тропических циклонов» и «нет очевидной роли AMO».
В 2014 году Манн, Стейнман и Миллер показали, что потепление (и, следовательно, любые последствия для ураганов) не были вызваны AMO, написав: «Некоторые процедуры, используемые в прошлых исследованиях для оценки внутренней изменчивости, и, в частности, внутреннее многодесятилетнее колебание, называемое «Атлантическим многодесятилетним колебанием» или «AMO», не могут изолировать истинную внутреннюю изменчивость, когда она априори известна. Такие процедуры дают сигнал AMO с завышенной амплитудой и смещенной фазой, приписывая некоторое недавнее повышение средней температуры NH AMO. Вместо этого истинный сигнал AMO, по-видимому, находился в фазе охлаждения в последние десятилетия, компенсируя часть антропогенного потепления».
С 1995 года было десять атлантических сезонов ураганов, которые были признаны «чрезвычайно активными» накопленной энергией циклонов - 1995, 1996, 1998, 1999, 2003, 2004, 2005, 2010, 2017 и 2020 годы.
Периодичность и прогнозирование сдвигов AMO
Существует только около 130-150 лет данных, основанных на инструментальных данных, которые являются слишком мало выборками для обычных статистических подходов. С помощью многовековой прокси-реконструкции Более длительный период в 424 года был использован Энфилдом и Сид-Серрано в качестве иллюстрации подхода, описанного в их статье под названием «Вероятностная проекция климатического риска». Их гистограмма нулевых интервалов пересечения из набора из пяти повторно отобранных и сглаженных версий индекса Gray et al. (2004) вместе с максимальной оценкой вероятности гамма-распределения, подходящей к гистограмме, показала, что наибольшая частота интервала режима составляла около 10–20 лет. Кумулятивная вероятность для всех интервалов 20 лет и менее составляла около 70%.
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 его коллеги рассчитали вероятность того, что изменение AMO произойдёт 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 сдвига охлаждения, 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 равномерно прохладной, а вместо этого имеет аномально низкие температуры в приполярном круговороте, теплые температуры в субтропиках и прохладные аномалии над тропиками. Трипольная картина аномалий увеличила субполярный и субтропический меридиональный градиент в SST, которые не представлены значением индекса AMO, но которые могут привести к увеличению атмосферной бароклинности и штормовости».
В исследовании 2021 года Майклом Манном было показано, что периодичность АМО в прошлом тысячелетии была обусловленаизвержениями вулканов и другими внешнимивоздействиями, и поэтому нет убедительных доказательств того, что АМО является колебанием или циклом. Кроме того, отсутствовало колебательное поведение в моделях на временных масштабах, превышающих Южное колебание Эль-Ниньо; AMV неотличим от красного шума, типичная нулевая гипотеза для проверки того, есть ли колебания в модели.
