1. Linking Warm Arctic Winters, Rossby Waves, and Cold Spells: An Idealized Numerical Study
- Author
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Gwendal Rivière, Fabio D'Andrea, Sebastien Fromang, Emilien Jolly, Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-École polytechnique (X)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Modélisation du climat (CLIM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
- Subjects
[SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere ,Atmospheric Science ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,0207 environmental engineering ,Rossby wave ,[SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,Arctic ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,13. Climate action ,[SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology ,Climatology ,Environmental science ,[SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment ,020701 environmental engineering ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,0105 earth and related environmental sciences - Abstract
The changes of midlatitude Rossby waves and cold extreme temperature events (cold spells) during warm Arctic winters are analyzed using a dry three-level quasigeostrophic model on the sphere. Two long-term simulations are compared: the first run has the observed wintertime climatology, while the second run includes the composite of the global anomalies associated with the six hottest Arctic winters. A spectral analysis shows a large increase in wave amplitude for near-zero and westward phase speeds and a more moderate decrease for high eastward phase speeds. The increase in low-frequency variability (periods greater than a week) associated with the power shift to slower waves is largely responsible for an increase in midlatitude long-lasting cold spells. In midlatitude regions, in the presence of a mean warming, that increase in low-frequency variance compensates the increase of the mean temperature, resulting at places in a frequency of cold spells that remains by and large unaltered. In presence of mean cooling, both the increase in variance and the decrease in the mean temperature participate in an increased frequency of cold spells. Sensitivity experiments show that the power shift to slower waves is mainly due to the tropical anomalies that developed during those particular winters and less importantly to changes in the background flow at higher latitudes associated with the Arctic amplification pattern.
- Published
- 2021
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