Structural changes in the shallow and transition branch of the Brewer–Dobson circulation induced by El Niño
Notice bibliographique
Résumé
The stratospheric Brewer–Dobson circulation (BDC) determines the transport and atmospheric lifetime of key radiatively active trace gases and further impacts surface climate through downward coupling. Here, we quantify the variability in the lower stratospheric BDC induced by the El Niño–Southern Oscillation (ENSO), using satellite trace gas measurements and simulations with the Lagrangian chemistry transport model, CLaMS, driven by ERA-Interim and JRA-55 reanalyses. We show that despite discrepancies in the deseasonalized ozone (O 3 ) mixing ratios between CLaMS simulations and satellite observations, the patterns of changes in the lower stratospheric O 3 anomalies induced by ENSO agree remarkably well over the 2005–2016 period. Particularly during the most recent El Niño in 2015–2016, both satellite observations and CLaMS simulations show the largest negative tropical O 3 anomaly in the record. Regression analysis of different metrics of the BDC strength, including mean age of air, vertical velocity, residual circulation, and age spectrum, shows clear evidence of structural changes in the BDC in the lower stratosphere induced by El Niño, consistent with observed O 3 anomalies. These structural changes during El Niño include a weakening of the transition branch of the BDC between about 370 and 420 K (∼100–70 hPa) and equatorward of about 60 ∘ and a strengthening of the shallow branch at the same latitudes and between about 420 and 500 K (∼70–30 hPa). The slowdown of the transition branch is due to an upward shift in the dissipation height of the large-scale and gravity waves, while the strengthening of the shallow branch results mainly from enhanced gravity wave breaking in the tropics–subtropics combined with enhanced planetary wave breaking at high latitudes. The strengthening of the shallow branch induces negative tropical O 3 anomalies due to enhanced tropical upwelling, while the weakening of the transition branch combined with enhanced downwelling due to the strengthening shallow branch leads to positive O 3 anomalies in the extratropical upper troposphere–lower stratosphere (UTLS). Our results suggest that a shift in the ENSO basic state toward more frequent El Niño-like conditions in a warmer future climate will substantially alter UTLS trace gas distributions due to these changes in the vertical structure of the stratospheric circulation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».