Initialization shock in the ocean circulation reduces skill in decadal predictions of the North Atlantic subpolar gyre
Notice bibliographique
Résumé
Due to large northward heat transport, the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) strongly affects the climate of various regions. Its internal variability has been shown to be predictable decades ahead within climate models, providing the hope that synchronizing ocean circulation with observations can improve decadal predictions, notably of the North Atlantic subpolar gyre (SPG). Climate predictions require a starting point which is a reconstruction of the past climate. This is usually performed with data assimilation methods that blend available observations and climate model states together. There is no unique method to derive the initial conditions. Moreover, this can be performed using full-field observations or their anomalies superimposed on the model's climatology to avoid strong drifts in predictions. How critical ocean circulation drifts are for prediction skill has not been assessed yet. We analyze this possible connection using the dataset of 12 decadal prediction systems from the World Meteorological Organization Lead Centre for Annual-to-Decadal Climate Prediction. We find a variety of initial AMOC errors within the predictions related to a dynamically imbalanced ocean states leading to strongly displaced or multiple maxima in the overturning structures. This likely results in a blend of what is known as model drift and initial shock. We identify that the AMOC initialization influences the quality of the SPG predictions. When predictions show a large initial error in their AMOC, they usually have low skill for predicting internal variability of the SPG for a time horizon of 6-10 years. Full-field initialized predictions with low AMOC drift show better SPG skill than those with a large AMOC drift. Nevertheless, while the anomaly-initialized predictions do not experience large drifts, they show low SPG skill when skill also present in historical runs is removed using a residual correlation metric. Thus, reducing initial shock and model biases for the ocean circulation in prediction systems might help to improve their prediction for the SPG beyond 5 years. Climate predictions could also benefit from quality-check procedure for assimilation/initialization because currently the research groups only reveal the problems in initialization once the set of predictions has been completed, which is an expensive effort.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 tête enseignante, 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 ».