Modelli di circolazione associati alle tendenze dei modelli di variabilità della temperatura estiva nel Nord America

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12536 (2023) Citare questo articolo

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Questo studio migliora la comprensione dei modelli di circolazione associati alle tendenze della temperatura regionale caratterizzando i modelli di variabilità della temperatura estiva boreale nel Nord America utilizzando l’analisi delle componenti principali in modalità S ruotata. Abbiamo analizzato i set di dati di temperatura osservativi su griglia a 2 metri e il set di dati di temperatura di rianalisi ERA5 per esaminare i modelli climatici associati alle tendenze a lungo termine e alla variabilità interannuale dei modelli di variabilità della temperatura in Nord America. La nostra analisi ha rivelato tendenze significative tra alcuni modelli classificati di variabilità della temperatura dalle estati dal 1979 al 2022, con ampiezze interannuali (cioè un allontanamento dallo stato medio) che segnalano verso il regime caldo. L’anomalia della circolazione anticiclonica sulle regioni a temperatura coerente associate rispettivamente alla Groenlandia/Canada nord-orientale e all’Alaska, è collegata a un aumento dell’avvezione di aria calda e di temperature superiori alla media, mentre la circolazione ciclonica sulla costa nord-orientale del Pacifico ha aumentato l’avvezione di aria calda e la temperatura. aumenti nella regione coerente che comprende la porzione nordoccidentale del Nord America. L’aumento delle temperature medie globali della terra e degli oceani è fortemente associato all’aumento a lungo termine dell’ampiezza delle circolazioni atmosferiche associate ai regimi caldi in alcune parti del Nord America. Su scala temporale interannuale, l’aumento della temperatura sulla Groenlandia/Canada nordorientale è fortemente associato alla fase negativa dell’oscillazione artica. Questi risultati evidenziano gli effetti modulanti dell’aumento della temperatura globale e del riscaldamento dell’Oceano Pacifico tropicale occidentale sulla crescente ampiezza delle circolazioni associate ai regimi caldi nel Nord America. I nostri risultati indicano inoltre che il miglioramento delle circolazioni anticicloniche sull’Artico contribuisce a quasi il 68% della riduzione osservata dell’estensione del ghiaccio marino.

Le tendenze climatiche rappresentano un aspetto fondamentale della ricerca sul clima, poiché fungono da preziosi indicatori del cambiamento climatico1,2. Tuttavia, i cambiamenti climatici possono anche manifestarsi come cambiamenti improvvisi dello stato medio del clima, che possono persistere per diversi decenni3. È stato dimostrato che le tendenze climatiche, come l’aumento osservato della temperatura terrestre e il riscaldamento della parte superiore dell’oceano, sono in gran parte causate da forzanti antropiche4,5. Questa influenza umana sul sistema climatico può alterare la frequenza e/o la forza dei modelli meteorologici, portando a cambiamenti nella variabilità meteorologica giornaliera6. D’altro canto, forzanti interne come anomalie nelle modalità di circolazione su larga scala che oscillano tra valori dell’indice alti e bassi possono causare bruschi cambiamenti nello stato medio del sistema climatico5, e quando tali anomalie si sincronizzano con la direzione delle forzanti esterne, accelerazioni le tendenze climatiche diventano plausibili7. Identificare le modalità di variabilità climatica sottostanti responsabili della variabilità a lungo e breve termine delle variabili climatiche è essenziale per migliorare l’accuratezza delle previsioni climatiche8. Comprendere queste modalità climatiche può fornire preziose informazioni sui meccanismi che guidano la variabilità e il cambiamento climatico e può aiutare a definire strategie efficaci per l’adattamento e la mitigazione del clima. Dato il grave impatto delle temperature estreme sulla salute umana9,10, sull’economia11 e sull’ecosistema12, è fondamentale comprendere le modalità climatiche sottostanti associate ai cambiamenti a lungo termine nei modelli di variabilità della temperatura nel Nord America. Questa regione è spesso colpita da ondate di caldo ed epidemie di freddo13, il che la rende un’area importante da studiare. In questo studio analizzeremo queste modalità di variabilità climatica, concentrandoci sui cambiamenti temporali nella variabilità della circolazione atmosferica.

Diversi studi hanno affrontato le tendenze della temperatura in (parti del) Nord America10,14,15,16,17 e i possibili modelli di circolazione (o tipi meteorologici) che guidano le tendenze10,18. Uno studio condotto da 19 ha evidenziato che le temperature estreme nel Nord America sono comunemente legate a spostamenti su larga scala di masse d’aria. Inoltre, gli studi hanno evidenziato i collegamenti tra i modelli di teleconnessione e la variabilità stagionale della temperatura nel Nord America20,21,22. Il riferimento 21 ha riportato una forte correlazione tra il modello del Pacifico nordamericano e la temperatura invernale sul Nord America. Il riferimento 23 ha evidenziato che l’oscillazione del Nord Atlantico (NAO) influisce sulle frequenze sinottiche di tipo meteorologico in alcune parti del Nord America. Reference24 ha riscontrato correlazioni diffuse e significative tra il modello del Pacifico occidentale (WP), il NAO e i tipi di clima fresco/caldo in alcune parti del Nord America. Da dicembre a marzo25 ha riferito che l'oscillazione meridionale di El Niño (ENSO) è correlata a temperature superiori alla media sull'Alaska e su parti del Canada. Altri studi hanno riferito di altre teleconnessioni che modulano i modelli di circolazione atmosferica regionale sul Nord America e oltre26,27,28,29. Ad esempio, l'SST del Pacifico tropicale mostra l'impatto più forte in inverno, quando ENSO generalmente può raggiungere la sua massima forza. Il flusso di calore anomalo fa sì che la corrente a getto si sposti dalla sua posizione climatologica. I cicloni extratropicali mostrano anche variabilità durante El Niño e La Niña, che contribuisce alla variabilità della temperatura e delle precipitazioni alle medie latitudini26,27,28.