Atlantická vícedekádová oscilace

Možná hledáte: Atlantická meridionální cirkulace.

Atlantická vícedekádová oscilace, či Atlantická multidekádová oscilace (AMO), známá také jako Atlantická multidekádová variabilita (AMV),^[1] je teoretická variabilita teploty mořské hladiny (SST) v severním Atlantickém oceánu v časovém měřítku několika desetiletí.^[2]

Prostorový vzorec atlantické multidekádová oscilace získaný jako regrese měsíčních anomálií teploty mořské hladiny HadISST (1870–2013).

Index Atlantické multidekádová oscilace podle metodiky navržené van Oldenborghem et al. 1880–2018.

Index Atlantické multidekádová oscilace vypočítaný jako lineárně detrendované anomálie teploty povrchu moře v severním Atlantiku v letech 1856–2022.

Ačkoli existuje určitá podpora pro tento mód v modelech a historických pozorováních, existují kontroverze ohledně jeho amplitudy a toho, zda má typický časový rozsah a zda jej lze klasifikovat jako oscilaci. Diskutuje se také o přičítání změn teploty mořské hladiny přírodním nebo antropogenním příčinám, zejména v tropických oblastech Atlantiku, které jsou důležité pro vznik hurikánů.^[3] Atlantická vícedekádová oscilace souvisí také se změnami v aktivitě hurikánů, srážkových vzorcích a intenzitě srážek a se změnami v rybích populacích.^[4]

Definice a historie

Důkazy o víceleté klimatické oscilaci se středem v severním Atlantiku se začaly objevovat v 80. letech 20. století v práci Follanda a jeho kolegů, jak je vidět na obr. 2.d.A.^[5] Tato oscilace byla jediným předmětem zájmu Schlesingera a Ramankuttyho v roce 1994,^[6] ale samotný termín Atlantická multidekádová oscilace (AMO) byl poprvé použit Michaelem Mannem v telefonickém rozhovoru s Richardem Kerrem v roce 2000,^[7] jak Mann uvádí na str. 30 knihy The Hockey Stick and the Climate Wars: Dispatches from the Front Lines (2012).

Signál AMO se obvykle definuje na základě vzorců variability povrchové teploty moře (SST) v severním Atlantiku po odstranění jakéhokoli lineárního trendu. Cílem tohoto odstranění trendu je vyloučit z analýzy vliv globálního oteplování způsobeného skleníkovými plyny. Pokud je však signál globálního oteplování v čase výrazně nelineární (tj. nejde pouze o plynulý lineární nárůst), promítnou se variace v nuceném signálu do definice AMO. V důsledku toho mohou korelace s indexem AMO maskovat účinky globálního oteplování, jak uvádějí Mann, Steinman a Miller,^[8] kteří také poskytují podrobnější historii vývoje vědy.

Index AMO

Bylo navrženo několik metod k odstranění globálního trendu a vlivu El Niño-Southern Oscillation (ENSO) na povrchovou teplotu moře v severním Atlantiku. Trenberth a Shea, vycházejíce z předpokladu, že vliv globálního forcingu na severní Atlantik je podobný jako na globální oceán, odečetli globální (60°N-60°S) průměrnou povrchovou teplotu moře od průměrné teploty v severním Atlantiku, aby odvodili revidovaný index AMO.^[9]

Ting et al. však tvrdí, že vzorec vynucené SST není globálně jednotný; oddělili vynucenou a interně generovanou variabilitu pomocí analýzy EOF maximalizující poměr signálu k šumu.^[3]

Van Oldenborgh et al. odvodili index AMO jako průměrnou SST nad extratropickým severním Atlantikem (aby odstranili vliv ENSO, který je větší v tropických šířkách) minus regrese globální průměrné teploty.^[10]

Guan a Nigam odstranili nestacionární globální trend a přirozenou variabilitu Tichého oceánu před aplikací EOF analýzy na zbytkovou SST severního Atlantiku.^[11]

Lineárně detrendovaný index naznačuje, že anomálie SST v severním Atlantiku na konci dvacátého století je rovnoměrně rozdělena mezi externě vynucenou složku a interně generovanou variabilitu a že současný vrchol je podobný jako v polovině dvacátého století; naopak ostatní metodiky naznačují, že velká část anomálie v severním Atlantiku na konci dvacátého století je externě vynucená.^[3]

Frajka-Williams et al. 2017 poukázali na to, že nedávné změny v ochlazování subpolárního víru, teplé teploty v subtropech a chladné anomálie v tropech zvýšily prostorové rozložení meridionálního gradientu teplot mořské hladiny, což index AMO nezachytil.^[4]

Mechanismus

Související informace naleznete také v článku Atlantická meridionální cirkulace.

Na základě přibližně 150letých přístrojových záznamů byla zjištěna kvazipravidelnost přibližně 70 let, s několika výraznými teplejšími fázemi mezi lety 1930–1965 a po roce 1995 a chladnějšími fázemi mezi lety 1900–1930 a 1965–1995.^[12] V modelech je variabilita podobná AMO spojena s malými změnami v severoatlantické větvi termohalinní cirkulace.^[13] Historická oceánská pozorování však nejsou dostatečná k tomu, aby bylo možné odvozený index AMO spojit se současnými anomáliemi cirkulace.^[14] Modely a pozorování naznačují, že za tropickou část AMO jsou z velké části odpovědné změny v atmosférické cirkulaci, které vyvolávají změny v oblačnosti, atmosférickém prachu a povrchovém tepelném toku.^[15][16]

Atlantická multidekádová oscilace (AMO) je důležitá pro to, jak jsou vnější vlivy spojeny s teplotami povrchu moře v severním Atlantiku.^[17]

Dopady na klima po celém světě

AMO koreluje s teplotami vzduchu a srážkami na velké části severní polokoule, zejména v letním klimatu Severní Ameriky a Evropy.^[18][19] Prostřednictvím změn v atmosférické cirkulaci může AMO také modulovat jarní sněžení v Alpách^[20] a variabilitu hmotnosti ledovců.^[21] Ovlivňuje srážkové vzorce v severovýchodní Brazílii a africkém Sahelu. Je také spojena se změnami v četnosti severoamerických such a odráží se v četnosti silných hurikánů v Atlantiku.^[9]

Nedávný výzkum naznačuje, že AMO souvisí s minulým výskytem velkých such v středozápadní a jihozápadní části USA. Když je AMO ve své teplé fázi, tato sucha bývají častější nebo delší. Dvě z nejzávažnějších such v 20. století se vyskytly během pozitivní fáze AMO v letech 1925 až 1965: Dust Bowl ve 30. letech a sucho v 50. letech. Florida a severozápadní pobřeží Tichého oceánu mají tendenci být opačné – teplá AMO, více srážek.^[22]

Klimatické modely naznačují, že teplá fáze AMO zesiluje letní srážky nad Indií a Sahelem a aktivitu tropických cyklónů v severním Atlantiku.^[23] Paleoklimatologické studie potvrdily tento vzorec – zvýšené srážky v teplé fázi AMO, snížené v chladné fázi – pro Sahel za posledních 3 000 let.^[24]

Vztah k Atlantským hurikánům

Aktivita tropických cyklónů v severním Atlantiku podle indexu akumulované energie cyklónů (ACE), 1950–2015. Globální graf ACE najdete v referenci.^[25]

Studie z roku 2008 korelovala Atlantický multidekadální režim (AMM) s údaji HURDAT (1851–2007) a zaznamenala pozitivní lineární trend u menších hurikánů (kategorie 1 a 2), který však zmizel, když autoři upravili svůj model o podhodnocené bouře, a uvedli „Pokud dochází ke zvýšení hurikánové aktivity v souvislosti s globálním oteplováním způsobeným skleníkovými plyny, je to v současné době zakryto 60letým kvazicyklickým cyklem.“^[26] Při plném zohlednění meteorologické vědy je počet tropických bouří, které se mohou vyvinout v silné hurikány, během teplých fází AMO mnohem větší než během chladných fází, a to nejméně dvakrát větší; AMO se odráží ve frekvenci silných hurikánů v Atlantiku.^[22] Na základě typické délky trvání negativních a pozitivních fází AMO se očekává, že současné teplé období potrvá nejméně do roku 2015 a možná až do roku 2035. Enfield et al. předpokládají vrchol kolem roku 2020.^[27]

Mann a Emanuel však v roce 2006 zjistili, že „za dlouhodobé trendy v oteplování tropického Atlantiku a aktivitu tropických cyklónů jsou zodpovědné antropogenní faktory“ a „AMO nehraje žádnou zjevnou roli“.^[28]

V roce 2014 Mann, Steinman a Miller^[8]prokázali, že oteplování (a tedy i jakékoli účinky na hurikány) nebylo způsobeno AMO, když napsali: „určité postupy použité v minulých studiích k odhadu vnitřní variability, a zejména vnitřní multidekadální oscilace nazývaná „atlantická multidekadální oscilace“ nebo „AMO“, nedokážou izolovat skutečnou vnitřní variabilitu, pokud je a priori známa. Takové postupy vedou k signálu AMO s nadhodnocenou amplitudou a zkreslenou fází, což přisuzuje část nedávného zvýšení průměrné teploty na severní polokouli AMO. Skutečný signál AMO se naopak v posledních desetiletích pravděpodobně nacházel ve fázi ochlazování, což kompenzovalo část antropogenního oteplování.“

Periodicita a předpověď posunů AMO

Na základě údajů z přístrojů existuje pouze asi 130–150 let dat, což je pro konvenční statistické přístupy příliš málo vzorků. S pomocí rekonstrukce proxy dat za několik století použili Enfield a Cid–Serrano delší období 424 let jako ilustraci přístupu popsaného v jejich článku nazvaném „The Probabilistic Projection of Climate Risk” (Pravděpodobnostní projekce klimatického rizika).^[29] Jejich histogram intervalů průchodu nulou z sady pěti znovu vzorkovaných a vyhlazených verzí indexu Gray et al. (2004) spolu s odhadem maximální pravděpodobnosti gama distribuce přizpůsobené histogramu ukázal, že největší frekvence intervalu režimu byla kolem 10–20 let. Kumulativní pravděpodobnost pro všechny intervaly 20 let nebo méně byla asi 70 %.^[30]

Neexistuje žádná prokázaná předvídatelnost toho, kdy dojde ke změně AMO, v žádném deterministickém smyslu. Počítačové modely, jako jsou ty, které předpovídají El Niño, jsou od toho daleko. Enfield a jeho kolegové vypočítali pravděpodobnost, že ke změně AMO dojde v daném časovém rámci v budoucnosti, za předpokladu, že historická variabilita přetrvá. Pravděpodobnostní projekce tohoto druhu se mohou ukázat jako užitečné pro dlouhodobé plánování v aplikacích citlivých na klima, jako je například vodní hospodářství.

Studie z roku 2017 předpovídá pokračující ochlazování od roku 2014 a autoři poznamenávají: „Na rozdíl od posledního chladného období v Atlantiku není prostorový vzorec anomálií teploty mořské hladiny v Atlantiku rovnoměrně chladný, ale místo toho vykazuje abnormálně chladné teploty v subpolárním víru, teplé teploty v subtropických oblastech a chladné anomálie v tropických oblastech. Třípolový vzorec anomálií zvýšil subpolární až subtropický meridionální gradient v SST, který není reprezentován hodnotou indexu AMO, ale který může vést ke zvýšené baroklinicitě atmosféry a bouřlivosti.“^[4]

Kritika

Ve studii Michaela E. Manna a dalších z roku 2021 bylo prokázáno, že periodicita AMO v posledním tisíciletí byla způsobena sopečnými erupcemi a jinými vnějšími vlivy, a proto neexistují přesvědčivé důkazy o tom, že AMO je oscilace nebo cyklus.^[31] V modelech s časovým rozsahem delším než El Niño-Jižní Oscilace také chybělo oscilační chování; AMV je nerozeznatelná od červeného šumu, což je typická nulová hypotéza pro testování, zda v modelu existují oscilace.^[32] S odkazem na studii z roku 2021 to Michael Mann, autor termínu AMO, vyjádřil stručněji v blogovém příspěvku na toto téma: „moji kolegové a já jsme poskytli to, co považujeme za dosud nejdefinitivnější důkaz, že AMO ve skutečnosti neexistuje.“^[31]