Simulated Changes in Large-scale Atmospheric Circulation Energetics from Volcanic Aerosol Forcing
Notice bibliographique
Résumé
Understanding the response of large-scale atmospheric circulation to radiative forcing agents is important for climate prediction. The radiative forcing from volcanic stratospheric aerosol is one of the most important natural climate forcings, with impacts on surface temperature and atmospheric dynamics. In this study, we explore changes in the energetic properties of the Hadley and Ferrel systems under the influence of radiative forcing associated with large volcanic eruptions in multi-model simulations performed as part of the Model Intercomparison Project on the Climatic Response to Volcanic Forcing (VolMIP) within the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6). In the Earth’s atmosphere, the Hadley and Ferrel systems are examples of thermally direct (warm air rises and cold air sinks) and indirect (cold air rises and warm air sinks) circulations, respectively. Being the part of Lorenz cycle of energy transformation in the atmosphere, the direct circulation converts zonal-mean available potential energy into zonal-mean kinetic energy. The indirect circulation in the midlatitude, however, converts some of the zonal-mean kinetic energy back into zonal-mean available potential energy. Averaged over the 4 models that provided the required model output from the VolMIP Pinatubo simulations, the mean power associated with the Hadley system in preindustrial simulations is 235.6 TW. The mean decrease of the power in VolMIP simulations of the 1991 Pinatubo eruption is 7.58 TW (3.22%) for the first post-eruption northern-hemisphere (NH) winter and 6.59 TW (2.80%) for the second one. For the Ferrel system, the preindustrial mean DJF power is 326.10 TW, and post-volcanic anomalies are 16.3 TW (5.00%) and 18.3 TW (5.61%) in NH winters 1 and 2, showing a stronger anomaly in the second NH winter than the first one. In additional VolMIP experiments, we also explore the response of the Hadley and Ferrel cells to the relatively strong forcing associated with the 1815 Tambora eruption and find the Hadley system weakening by 15.3 TW (6.48%) and 11.5 TW (4.90%) for the first two NH winters. We explore how post-eruption changes in the meridional atmospheric circulation strength and the cells' location can be explained with simple theoretical models of atmospheric thermodynamics.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 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 ».