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1. Decadal climate variability in the tropical Pacific: Characteristics, causes, predictability, and prospects

Author: Xiaopei Lin, Doug Smith, Mat Collins, Myriam Khodri, Shayne McGregor, Matthieu Lengaigne, Gerald A. Meehl, Guojian Wang, Christine T. Y. Chung, Wenju Cai, Feng Zhu, François Delage, Jing-Jia Luo, Scott Power, Antonietta Capotondi, Kim M. Cobb, Eric Guilyardi, Magdalena Balmaseda, Jérôme Vialard, Xuebin Zhang, Yuko M. Okumura, Emanuele Di Lorenzo, Daniel J. Vimont, Geon Il Kim, Aaron F. Z. Levine, Beyrem Jebri, Matthew Newman, Julien Emile-Geay, Andrew T. Wittenberg, Jong-Seong Kug, Yann Planton, Janet Sprintall, Michael J. McPhaden, Julia E. Cole, Benjamin J. Henley, University of Southern Queensland (USQ), MARine Biodiversity Exploitation and Conservation (UMR MARBEC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES), University of Colorado [Boulder]-National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), Monash University [Clayton], Department of Mathematics, POSTECH, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), NOAA Physical Sciences Laboratory (PSL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory [Seattle] (PMEL), National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR), Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], Department of Earth and Environmental Sciences [Ann Arbor], University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System-University of Michigan System, Department of Earth Sciences [University of Southern California], University of Southern California (USC), Department of Atmospheric and Oceanic Sciences [Madison], University of Wisconsin-Madison, NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), and ANR-18-CE01-0012,ARiSE,Rôle de la non-linéarité de la réponse atmosphérique à la température de l'océan dans la physique d'ENSO (El Niño Oscillation Australe)(2018)
Subjects: Tropical pacific, Multidisciplinary, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Global climate, Range (biology), Climate system, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, Atmosphere, El Niño Southern Oscillation, 13. Climate action, Climatology, Environmental science, Predictability, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: International audience; Climate variability in the tropical Pacific affects global climate on a wide range of time scales. On interannual time scales, the tropical Pacific is home to the El Niño–Southern Oscillation (ENSO). Decadal variations and changes in the tropical Pacific, referred to here collectively as tropical Pacific decadal variability (TPDV), also profoundly affect the climate system. Here, we use TPDV to refer to any form of decadal climate variability or change that occurs in the atmosphere, the ocean, and over land within the tropical Pacific. “Decadal,” which we use in a broad sense to encompass multiyear through multidecadal time scales, includes variability about the mean state on decadal time scales, externally forced mean-state changes that unfold on decadal time scales, and decadal variations in the behavior of higher-frequency modes like ENSO.
Published: 2021

2. Changing El Nino-Southern Oscillation in a warming climate

Author: Fan Jia, Michael J. McPhaden, Yoo-Geun Ham, Tao Geng, Josephine R. Brown, Axel Timmermann, Xiaopei Lin, Malte F. Stuecker, Benjamin Ng, Guojian Wang, Li Zhang, Jae Heung Park, Antonietta Capotondi, Karl Stein, Xichen Li, Kim M. Cobb, Bolan Gan, Tobias Bayr, Fei-Fei Jin, Christina Karamperidou, Boris Dewitte, Andréa S. Taschetto, Agus Santoso, Wenxiu Zhong, Xiao-Tong Zheng, Jun Ying, Wenju Cai, Sang-Wook Yeh, Lixin Wu, Shayne McGregor, Matthieu Lengaigne, Hyun-Su Jo, Kai Yang, Matthew Collins, Yun Yang, Jong-Seong Kug, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), University of South Wales (USW), Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Pohang University of Science and Technology (POSTECH), MARine Biodiversity Exploitation and Conservation (UMR MARBEC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory [Seattle] (PMEL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Climate Change Research Centre [Sydney] (CCRC), University of New South Wales [Sydney] (UNSW), Institute for Basic Science (IBS), Pusan National University, Center for Ocean-Land-Atmosphere Studies (COLA), Helmholtz Centre for Ocean Research [Kiel] (GEOMAR), School of Earth Sciences [Melbourne], Faculty of Science [Melbourne], University of Melbourne-University of Melbourne, Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES), University of Colorado [Boulder]-National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), NOAA Physical Sciences Laboratory (PSL), School of Earth and Atmospheric Sciences [Atlanta], Georgia Institute of Technology [Atlanta], Unité de Mathématiques Pures et Appliquées (UMPA-ENSL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon), Ocean University of China (OUC), Institute of Basic Science (IBS), School of Electronics and Computer Science (ECS), University of Southampton, Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-18-CE01-0012,ARiSE,Rôle de la non-linéarité de la réponse atmosphérique à la température de l'océan dans la physique d'ENSO (El Niño Oscillation Australe)(2018)
Subjects: Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, interannual timescale, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, mean-state, Climate change, 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, nino/southern-oscillation, tropical pacific-ocean, interdecadal changes, atmospheric teleconnections, sea-surface temperature, 14. Life underwater, 0105 earth and related environmental sciences, Nature and Landscape Conservation, Earth-Surface Processes, Greenhouse warming, 15. Life on land, Pollution, intermodel uncertainty, La Niña, Sea surface temperature, enso amplitude change, El Niño Southern Oscillation, Stratification (seeds), 13. Climate action, Internal variability, Climatology, la-nina, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Teleconnection
Abstract: Originating in the equatorial Pacific, the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) has highly consequential global impacts, motivating the need to understand its responses to anthropogenic warming. In this Review, we synthesize advances in observed and projected changes of multiple aspects of ENSO, including the processes behind such changes. As in previous syntheses, there is an inter-model consensus of an increase in future ENSO rainfall variability. Now, however, it is apparent that models that best capture key ENSO dynamics also tend to project an increase in future ENSO sea surface temperature variability and, thereby, ENSO magnitude under greenhouse warming, as well as an eastward shift and intensification of ENSO-related atmospheric teleconnections — the Pacific–North American and Pacific–South American patterns. Such projected changes are consistent with palaeoclimate evidence of stronger ENSO variability since the 1950s compared with past centuries. The increase in ENSO variability, though underpinned by increased equatorial Pacific upper-ocean stratification, is strongly influenced by internal variability, raising issues about its quantifiability and detectability. Yet, ongoing coordinated community efforts and computational advances are enabling long-simulation, large-ensemble experiments and high-resolution modelling, offering encouraging prospects for alleviating model biases, incorporating fundamental dynamical processes and reducing uncertainties in projections. Key points Under anthropogenic warming, the majority of climate models project faster background warming in the eastern equatorial Pacific compared with the west. The observed equatorial Pacific surface warming pattern since 1980, though opposite to the projected faster warming in the equatorial eastern Pacific, is within the inter-model range in terms of sea surface temperature (SST) gradients and is subject to influence from internal variability. El Niño–Southern Oscillation (ENSO) rainfall responses in the equatorial Pacific are projected to intensify and shift eastward, leading to an eastward intensification of extratropical teleconnections. ENSO SST variability and extreme ENSO events are projected to increase under greenhouse warming, with a stronger inter-model consensus in CMIP6 compared with CMIP5. However, the time of emergence for ENSO SST variability is later than that for ENSO rainfall variability, opposite to that for mean SST versus mean rainfall. Future ENSO change is likely influenced by past variability, such that quantification of future ENSO in the only realization of the real world is challenging. Although there is no definitive relationship of ENSO variability with the mean zonal SST gradient or seasonal cycle, palaeoclimate records suggest a causal connection between vertical temperature stratification and ENSO strength, and a greater ENSO strength since the 1950s than in past centuries, supporting an emerging increase in ENSO variability under greenhouse warming.
Published: 2021

3. Ocean Climate Observing Requirements in Support of Climate Research and Climate Information

Author: Detlef Stammer, Annalisa Bracco, Krishna AchutaRao, Lisa Beal, Nathaniel L. Bindoff, Pascale Braconnot, Wenju Cai, Dake Chen, Matthew Collins, Gokhan Danabasoglu, Boris Dewitte, Riccardo Farneti, Baylor Fox-Kemper, John Fyfe, Stephen M. Griffies, Steven R. Jayne, Alban Lazar, Matthieu Lengaigne, Xiaopei Lin, Simon Marsland, Shoshiro Minobe, Pedro M. S. Monteiro, Walter Robinson, Mathew Koll Roxy, Ryan R. Rykaczewski, Sabrina Speich, Inga J. Smith, Amy Solomon, Andrea Storto, Ken Takahashi, Thomas Toniazzo, Jerome Vialard, Center for Earth System Research and Sustainability (CEN), Universität Hamburg (UHH), School of Earth and Atmospheric Sciences [Atlanta], Georgia Institute of Technology [Atlanta], Centre for Atmospheric Sciences [New Delhi], Indian Institute of Technology Delhi (IIT Delhi), Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science (RSMAS), University of Miami [Coral Gables], Institute for Marine and Antarctic Studies [Horbat] (IMAS), University of Tasmania [Hobart, Australia] (UTAS), 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), Modelling the Earth Response to Multiple Anthropogenic Interactions and Dynamics (MERMAID), 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), Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), State Key Laboratory of Satellite Ocean Environment Dynamics (SOED), State Oceanic Administration (SOA), College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences [Exeter] (EMPS), University of Exeter, National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR), Echanges Côte-Large (ECOLA), Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics [Trieste] (ICTP), Brown University, Environment and Climate Change Canada, NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 - 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Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Euro-Mediterranean Center on Climate Change (CMCC), Instituto Geofísico del Perú (IGP), Bjerknes Centre for Climate Research (BCCR), Department of Biological Sciences [Bergen] (BIO / UiB), University of Bergen (UiB)-University of Bergen (UiB), CLIVAR, Institute for Marine and Antarctic Studies [Hobart] (IMAS), 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 - 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Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), and University of Bergen (UIB)
Subjects: 0106 biological sciences, Ocean observations, Research program, Investigación oceanográfica, lcsh:QH1-199.5, 010504 meteorology & atmospheric sciences, satellite observations, purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.05.10 [https], Ocean Engineering, in situ measurements, lcsh:General. Including nature conservation, geographical distribution, Aquatic Science, Oceanography, 01 natural sciences, Boundary (real estate), Hindcast, ocean modeling, Natural variability, Predictability, lcsh:Science, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, 0105 earth and related environmental sciences, Water Science and Technology, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Global and Planetary Change, business.industry, 010604 marine biology & hydrobiology, Environmental resource management, ocean observing system, in situ, Oceanic climate, Capacity building, Climatología, ocean climate, purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.05.11 [https], 13. Climate action, earth observations, [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, Environmental science, lcsh:Q, measurements, business, Satélite, climate information
Abstract: International audience; Natural variability and change of the Earth’s climate have significant global societal impacts. With its large heat and carbon capacity and relatively slow dynamics, the ocean plays an integral role in climate, and provides an important source of predictability at seasonal and longer timescales. In addition, the ocean provides the slowly evolving lower boundary to the atmosphere, driving, and modifying atmospheric weather. Understanding and monitoring ocean climate variability and change, to constrain and initialize models as well as identify model biases for improved climate hindcasting and prediction, requires a scale-sensitive, and long-term observing system. A climate observing system has requirements that significantly differ from, and sometimes are orthogonal to, those of other applications. In general terms, they can be summarized by the simultaneous need for both large spatial and long temporal coverage, and by the accuracy and stability required for detecting the local climate signals. This paper reviews the requirements of a climate observing system in terms of space and time scales, and revisits the question of which parameters such a system should encompass to meet future strategic goals of the World Climate Research Program (WCRP), with emphasis on ocean and sea-ice covered areas. It considers global as well as regional aspects that should be accounted for in designing observing systems in individual basins. Furthermore, the paper discusses which data-driven products are required to meet WCRP research and modeling needs, and ways to obtain them through data synthesis and assimilation approaches. Finally, it addresses the need for scientific capacity building and international collaboration in support of the collection of high-quality measurements over the large spatial scales and long time-scales required for climate research, bridging the scientific rational to the required resources for implementation.
Published: 2019

4. Author Correction: El Niño–Southern Oscillation complexity

Author: Wenju Cai, Karl Stein, Pamela R. Grothe, Sang-Wook Yeh, Jin-Ho Yoon, Tim Li, WonMoo Kim, Yann Planton, Sunyong Kim, Xuebin Zhang, Hong Li Ren, Agus Santoso, Ken Takahashi, Yoshimitsu Chikamoto, Scott B. Power, Sarah Ineson, Fei-Fei Jin, Matthieu Lengaigne, Kyung-Sook Yun, Daehyun Kang, Han Ching Chen, Woo Hyun Yang, Alexander Todd, Boris Dewitte, Andrew T. Wittenberg, June-Yi Lee, Eric Guilyardi, Shayne McGregor, Kim M. Cobb, Michiya Hayashi, Dietmar Dommenget, Tobias Bayr, Jong-Seong Kug, Axel Timmermann, Malte F. Stuecker, Ruihuang Xie, Soon Il An, Antonietta Capotondi, Michael J. McPhaden, Elke Zeller, Harun Rashid, Guomin Wang, Guojian Wang, Jing-Jia Luo, Yoo-Geun Ham, Institute of Basic Science (IBS), International Pacific Research Center (IPRC), School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), University of Hawai‘i [Mānoa] (UHM)-University of Hawai‘i [Mānoa] (UHM), Department of Atmospheric Sciences [Seoul], Yonsei University, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Unité de Mathématiques Pures et Appliquées (UMPA-ENSL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon), CSIRO Marine and Atmospheric Research [Aspendale], Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), NOAA Earth System Research Laboratory (ESRL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), School of Earth and Atmospheric Sciences [Atlanta], Georgia Institute of Technology [Atlanta], Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory [Seattle] (PMEL), Department of Atmospheric Sciences [Seattle], University of Washington [Seattle], NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), Helmholtz Centre for Ocean Research [Kiel] (GEOMAR), National Taiwan University [Taiwan] (NTU), Department of Plants, Soils and Climate, Utah State University (USU), Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Earth, Atmosphere and Environment, Monash University, Monash University [Clayton], University of Hawai‘i [Mānoa] (UHM), Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], Department of Civil and Environmental Engineering, ATLSS Center, Lehigh University, Centre for Australian Weather and Climate Research (CAWCR), University of Sussex, University of South Wales (USW), University of Occupational and Environmental Health [Kitakyushu] (UEOH), College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences [Exeter] (EMPS), University of Exeter, Center for Ocean-Land-Atmosphere Studies (COLA), Gwangju Institute of Science and Technology (GIST), CSIRO Marine and Atmosphere Research [Hobart], École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and School of Earth, Atmosphere and Environment
Subjects: Multidisciplinary, El Niño Southern Oscillation, Climatology, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], CobB, Mathematics
Abstract: In this Review, the middle initial of author Kim M. Cobb was omitted. The original Review has been corrected online.
Published: 2019

5. El Niño–Southern Oscillation complexity

Author: Ken Takahashi, Matthieu Lengaigne, Guomin Wang, Tim Li, Antonietta Capotondi, Tobias Bayr, Michael J. McPhaden, Axel Timmermann, WonMoo Kim, Wenju Cai, Malte F. Stuecker, Sunyong Kim, Ruihuang Xie, Harun Rashid, Fei-Fei Jin, Alexander Todd, Jong-Seong Kug, Boris Dewitte, Sang-Wook Yeh, Yoo-Geun Ham, Kim M. Cobb, Elke Zeller, Agus Santoso, Scott B. Power, Dietmar Dommenget, Daehyun Kang, Michiya Hayashi, Soon Il An, Kyung-Sook Yun, Pamela R. Grothe, Guojian Wang, June-Yi Lee, Karl Stein, Jing-Jia Luo, Shayne McGregor, Eric Guilyardi, Yoshimitsu Chikamoto, Xuebin Zhang, Sarah Ineson, Andrew T. Wittenberg, Woo Hyun Yang, Han Ching Chen, Jin-Ho Yoon, Yann Planton, Hong Li Ren, Institute of Basic Science (IBS), Pusan National University, Department of Atmospheric Sciences, Yonsei University, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), University of Hawai‘i [Mānoa] (UHM), Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, NOAA Earth System Research Laboratory (ESRL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES), University of Colorado [Boulder]-National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), School of Earth and Atmospheric Sciences [Atlanta], Georgia Institute of Technology [Atlanta], Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory [Seattle] (PMEL), Department of Atmospheric Sciences [Seattle], University of Washington [Seattle], NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), Helmholtz Centre for Ocean Research [Kiel] (GEOMAR), National Taiwan University [Taiwan] (NTU), Department of Plants, Soils and Climate, Utah State University (USU), Centro de Estudios Avanzados en Zonas Aridas (CEAZA), Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Earth, Atmosphere and Environment, Monash University, Monash University [Clayton], NCAS-Climate [Reading], Department of Meteorology [Reading], University of Reading (UOR)-University of Reading (UOR), Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], Centre for Australian Weather and Climate Research (CAWCR), Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ARC Centre of Excellence for Climate System Science, University of New South Wales [Sydney] (UNSW)-Australian Research Council [Canberra] (ARC), Instituto Geofísico del Perú (IGP), Exeter Climate Systems, College of Engineering, Mathematics and Physical Science, University of Exeter, Exeter, United Kingdom, Korean Ocean Research and Development Institute (KORDI), Gwangju Institute of Science and Technology (GIST), CSIRO, Oceans and Atmosphere, Hobart, TAS, Australia, Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Earth, Atmosphere and Environment, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and University of Exeter
Subjects: El Nino-Southern Oscillation, Tropical Climate, Multidisciplinary, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Climate Change, Equator, Climate change, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], 15. Life on land, 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, Earth system science, Sea surface temperature, La Niña, El Niño, 13. Climate action, Climatology, Tropical climate, Water Movements, Environmental science, Terrestrial ecosystem, 14. Life underwater, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: El Niño events are characterized by surface warming of the tropical Pacific Ocean and weakening of equatorial trade winds that occur every few years. Such conditions are accompanied by changes in atmospheric and oceanic circulation, affecting global climate, marine and terrestrial ecosystems, fisheries and human activities. The alternation of warm El Niño and cold La Niña conditions, referred to as the El Niño–Southern Oscillation (ENSO), represents the strongest year-to-year fluctuation of the global climate system. Here we provide a synopsis of our current understanding of the spatio-temporal complexity of this important climate mode and its influence on the Earth system.
Published: 2018

6. Resolution dependence of the simulated precipitation and diurnal cycle over the Maritime Continent

Author: Wenju Cai, Daniel Argüeso, Yue Li, Sébastien Masson, Andréa S. Taschetto, Nicolas C. Jourdain, Alex Sen Gupta, Climate Change Research Centre [Sydney] (CCRC), University of New South Wales [Sydney] (UNSW), Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), ANR-11-MONU-0010,PULSATION,Simulation multi-échelle couplée océan-atmosphère sur calculateur peta scale(2011), Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Subjects: Convection, Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Resolution (electron density), [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], 010502 geochemistry & geophysics, Atmospheric sciences, 01 natural sciences, Sea surface temperature, Prevailing winds, 13. Climate action, Diurnal cycle, Climatology, Submarine pipeline, Climate model, 14. Life underwater, Precipitation, Geology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: The Maritime Continent is a region of intense rainfall characterised by a strong diurnal cycle. This study investigates the sensitivity of rainfall characteristics to resolution in a coupled regional climate model configuration, in particular focusing on processes that modulate the diurnal cycle. Model biases are resolution dependent. Increasing resolution from 3/4° to 1/4° improves the mean state sea surface temperature and precipitation biases. However, at higher resolutions (1/12°) rainfall becomes too strong in most areas. Daily maximum rainfall is simulated about 2–4 h earlier than in observations over both the land and the ocean, with only small improvements over high topography at higher resolution. We develop a technique to examine cross-coastal processes associated with the rainfall diurnal cycle along all coastlines. This is used to investigate the sensitivity of the diurnal cycle to resolution and to the direction of the prevailing wind. During offshore prevailing winds, most land rainfall is confined near the coastline and associated with a shallow land-sea breeze circulation at all resolution (though rainfall partly develops directly inland at 1/12°). During onshore prevailing winds, rainfall propagates from the coastline to the island interior at 1/4° and 1/12°, whereas it appears directly over the island interior at 3/4°, and this is associated with a deep convective cell across the coastline for all resolutions. Oceanic rainfall propagates far offshore during offshore prevailing winds at all resolutions, whereas it tends to remain confined near the coastline under onshore prevailing winds condition, particularly at higher resolution.
Published: 2017

7. Increased frequency of extreme La Niña events under greenhouse warming

Author: Guojian Wang, Wenju Cai, Matthew H. England, Michael J. McPhaden, Lixin Wu, Agus Santoso, Axel Timmermann, Fei-Fei Jin, Dietmar Dommenget, Mat Collins, Matthieu Lengaigne, Gabriel A. Vecchi, Eric Guilyardi, Ken Takahashi, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory [Seattle] (PMEL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), University of Hawaii, 2525 Correa Road, Honolulu, HI 96822, United States, NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), Processus de la variabilité climatique tropicale et impacts (PARVATI), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Subjects: 0106 biological sciences, Coupled model intercomparison project, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Greenhouse warming, 010604 marine biology & hydrobiology, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Environmental Science (miscellaneous), Physical oceanography, 01 natural sciences, Pacific ocean, La Niña, Extreme weather, Oceanography, 13. Climate action, Climatology, Environmental science, Ecosystem, 14. Life underwater, Weather patterns, Social Sciences (miscellaneous), ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: Extreme La Nina events occur when cold sea surface temperatures across the central Pacific Ocean create a strong temperature gradient to the Maritime continent in the west. This work projects an increase in frequency of La Nina events due to faster land warming relative to the ocean, and a greater chance of them occurring following extreme El Nino events. The El Nino/Southern Oscillation is Earth’s most prominent source of interannual climate variability, alternating irregularly between El Nino and La Nina, and resulting in global disruption of weather patterns, ecosystems, fisheries and agriculture1,2,3,4,5. The 1998–1999 extreme La Nina event that followed the 1997–1998 extreme El Nino event6 switched extreme El Nino-induced severe droughts to devastating floods in western Pacific countries, and vice versa in the southwestern United States4,7. During extreme La Nina events, cold sea surface conditions develop in the central Pacific8,9, creating an enhanced temperature gradient from the Maritime continent to the central Pacific. Recent studies have revealed robust changes in El Nino characteristics in response to simulated future greenhouse warming10,11,12, but how La Nina will change remains unclear. Here we present climate modelling evidence, from simulations conducted for the Coupled Model Intercomparison Project phase 5 (ref. 13), for a near doubling in the frequency of future extreme La Nina events, from one in every 23 years to one in every 13 years. This occurs because projected faster mean warming of the Maritime continent than the central Pacific, enhanced upper ocean vertical temperature gradients, and increased frequency of extreme El Nino events are conducive to development of the extreme La Nina events. Approximately 75% of the increase occurs in years following extreme El Nino events, thus projecting more frequent swings between opposite extremes from one year to the next.
Published: 2015

8. Response of El Niño sea surface temperature variability to greenhouse warming

Author: Fei-Fei Jin, Agus Santoso, Lixin Wu, Soon Il An, Wenju Cai, Seon Tae Kim, Eric Guilyardi, CSIRO Marine and Atmospheric Research (CSIRO-MAR), Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), Processus de la variabilité climatique tropicale et impacts (PARVATI), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Subjects: 010504 meteorology & atmospheric sciences, Greenhouse warming, Southern oscillation, Climate change, Multivariate ENSO index, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Environmental Science (miscellaneous), 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, Sea surface temperature, El Niño Southern Oscillation, El Niño, 13. Climate action, Climatology, Surface response, Environmental science, Social Sciences (miscellaneous), ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: The impacts of climate change on certain aspects of the El Nino/Southern Oscillation (ENSO) have been established. However, the change in sea surface temperature, commonly used to represent ENSO amplitude, remained uncertain. Now, the sea surface response is shown to be time-varying, with an increasing trend to 2040 followed by a decreasing trend. The previous uncertainty is attributed to the expectation of unidirectional behaviour and unrealistic model representations.
Published: 2014

9. Increasing frequency of extreme El Niño events due to greenhouse warming

Author: Matthew H. England, Guojian Wang, Simon Borlace, Michael J. McPhaden, Matthieu Lengaigne, Axel Timmermann, Wenju Cai, Matthew Collins, Gabriel A. Vecchi, Agus Santoso, Lixin Wu, Eric Guilyardi, Peter van Rensch, Fei-Fei Jin, Processus de la variabilité climatique tropicale et impacts (PARVATI), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory [Seattle] (PMEL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Climate Change Research Centre [Sydney] (CCRC), University of New South Wales [Sydney] (UNSW), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Subjects: Greenhouse warming, [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, Surface warming, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Environmental Science (miscellaneous), Atmospheric sciences, Pacific ocean, Extreme weather, El Niño, 13. Climate action, Climatology, Environmental science, Ecosystem, Weather patterns, Social Sciences (miscellaneous)
Abstract: International audience; El Niño events are a prominent feature of climate variability with global climatic impacts. The 1997/98 episode, often referred to as 'the climate event of the twentieth century', and the 1982/83 extreme El Niño, featured a pronounced eastward extension of the west Pacific warm pool and development of atmospheric convection, and hence a huge rainfall increase, in the usually cold and dry equatorial eastern Pacific. Such a massive reorganization of atmospheric convection, which we define as an extreme El Niño, severely disrupted global weather patterns, affecting ecosystems, agriculture, tropical cyclones, drought, bushfires, floods and other extreme weather events worldwide. Potential future changes in such extreme El Niño occurrences could have profound socio-economic consequences. Here we present climate modelling evidence for a doubling in the occurrences in the future in response to greenhouse warming. We estimate the change by aggregating results from climate models in the Coupled Model Intercomparison Project phases 3 (CMIP3; ref. ) and 5 (CMIP5; ref. ) multi-model databases, and a perturbed physics ensemble. The increased frequency arises from a projected surface warming over the eastern equatorial Pacific that occurs faster than in the surrounding ocean waters, facilitating more occurrences of atmospheric convection in the eastern equatorial region.
Published: 2014

10. Late-twentieth-century emergence of the El Niño propagation asymmetry and future projections

Author: Fei-Fei Jin, Wenju Cai, Soon Il An, Michael J. McPhaden, Matthew H. England, Eric Guilyardi, Shayne McGregor, Agus Santoso, University of Sussex, Unité de Mathématiques Pures et Appliquées (UMPA-ENSL), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Coventry University, Institut de génétique et microbiologie [Orsay] (IGM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory [Seattle] (PMEL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), NCAS-Climate [Reading], Department of Meteorology [Reading], University of Reading (UOR)-University of Reading (UOR), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Coventry University (UK), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Subjects: 010504 meteorology & atmospheric sciences, media_common.quotation_subject, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Physical oceanography, 010502 geochemistry & geophysics, Global Warming, 01 natural sciences, Asymmetry, Trade wind, Projection and prediction, Water Movements, Computer Simulation, Weather, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, media_common, El Nino-Southern Oscillation, Pacific Ocean, Multidisciplinary, Ocean current, History, 20th Century, Sea surface temperature, La Niña, Oceanography, El Niño, 13. Climate action, Upwelling, Seasons, Geology
Abstract: The El Nino propagation asymmetry (in which sea surface temperature anomalies propagate eastwards during an extreme El Nino event) is shown to be caused by the variations in upper ocean currents in the equatorial Pacific Ocean; increased occurrences of the propagation asymmetry may be a manifestation of global greenhouse warming. The extreme El Nino climate events of 1982/83 and 1997/98 were associated with eastward-propagating warm anomalies and led to highly unusual weather events and widespread environmental disruption. By contrast, during moderate El Ninos unusually warm waters persist in the eastern equatorial Pacific and La Nina upwellings of cool, deep waters are more evident, both features tending to propagate westward. A new analysis now shows that this propagation asymmetry can be linked to variations in upper ocean currents, and that the asymmetry is stronger in a warming world as the equatorial currents and the trade winds are expected to weaken. In scenarios of future warming, the eastward-propagating El Ninos double in frequency. The El Nino/Southern Oscillation (ENSO) is the Earth’s most prominent source of interannual climate variability, exerting profound worldwide effects1,2,3,4,5,6,7. Despite decades of research, its behaviour continues to challenge scientists. In the eastern equatorial Pacific Ocean, the anomalously cool sea surface temperatures (SSTs) found during La Nina events and the warm waters of modest El Nino events both propagate westwards, as in the seasonal cycle7. In contrast, SST anomalies propagate eastwards during extreme El Nino events, prominently in the post-1976 period7,8,9,10, spurring unusual weather events worldwide with costly consequences3,4,5,6,11. The cause of this propagation asymmetry is currently unknown10. Here we trace the cause of the asymmetry to the variations in upper ocean currents in the equatorial Pacific, whereby the westward-flowing currents are enhanced during La Nina events but reversed during extreme El Nino events. Our results highlight that propagation asymmetry is favoured when the westward mean equatorial currents weaken, as is projected to be the case under global warming12,13,14. By analysing past and future climate simulations of an ensemble of models with more realistic propagation, we find a doubling in the occurrences of El Nino events that feature prominent eastward propagation characteristics in a warmer world. Our analysis thus suggests that more frequent emergence of propagation asymmetry will be an indication of the Earth’s warming climate.
Published: 2013

11. More extreme swings of the South Pacific convergence zone due to greenhouse warming

Author: Arona Ngari, Emmanuel M. Vincent, Josephine R. Brown, Wenju Cai, Tim Cowan, Matthieu Lengaigne, Simon Borlace, Axel Timmermann, Matthew Collins, Matthew J. Widlansky, Scott B. Power, Christophe E. Menkès, Michael J. McPhaden, Variabilité climatique tropicale et globale (VARCLIM), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Subjects: Greenhouse Effect, Databases, Factual, 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], Rain, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, Climate change, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], 010502 geochemistry & geophysics, Atmospheric sciences, Global Warming, History, 21st Century, 01 natural sciences, Extreme weather, South Pacific convergence zone, 0105 earth and related environmental sciences, El Nino-Southern Oscillation, Coupled model intercomparison project, Pacific Ocean, Multidisciplinary, Severe weather, History, 19th Century, History, 20th Century, Models, Theoretical, Rainband, La Niña, Socioeconomic Factors, 13. Climate action, Climatology, Environmental science, Climate model
Abstract: The South Pacific convergence zone (SPCZ) is the Southern Hemisphere's most expansive and persistent rain band, extending from the equatorial western Pacific Ocean southeastward towards French Polynesia(1,2). Owing to its strong rainfall gradient, a small displacement in the position of the SPCZ causes drastic changes to hydroclimatic conditions and the frequency of extreme weather events-such as droughts, floods and tropical cyclones-experienced by vulnerable island countries in the region(1-7). The SPCZ position varies from its climatological mean location with the El Nino/Southern Oscillation (ENSO), moving a few degrees northward during moderate El Nino events and southward during La Nina events(2,5,6). During strong El Nino events, however, the SPCZ undergoes an extreme swing-by up to ten degrees of latitude toward the Equator-and collapses to a more zonally oriented structure(5) with commensurately severe weather impacts(5,8-11). Understanding changes in the characteristics of the SPCZ in a changing climate is therefore of broad scientific and socioeconomic interest. Here we present climate modelling evidence for a near doubling in the occurrences of zonal SPCZ events between the periods 1891-1990 and 1991-2090 in response to greenhouse warming, even in the absence of a consensus on how ENSO will change(12-14). We estimate the increase in zonal SPCZ events from an aggregation of the climate models in the Coupled Model Intercomparison Project phases 3 and 5 (CMIP3(15) and CMIP5) multi-model database that are able to simulate such events. The change is caused by a projected enhanced equatorial warming in the Pacific(16) and may lead to more frequent occurrences of extreme events across the Pacific island nations most affected by zonal SPCZ events.
Published: 2012

12. New Strategies for Evaluating ENSO Processes in Climate Models

Author: Arun Kumar, Wenju Cai, Fei-Fei Jin, De-Zheng Sun, Mat Collins, Andrew T. Wittenberg, Eric Guilyardi, Alexey V. Fedorov, Variabilité climatique tropicale et globale (VARCLIM), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CISRO Oceans and Atmosphere, University of Exeter, Yale University [New Haven], University of Hawai‘i [Mānoa] (UHM), NOAA Earth System Research Laboratory (ESRL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Subjects: Atmospheric Science, History, 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, 0207 environmental engineering, Library science, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Haven, El Niño Southern Oscillation, 13. Climate action, Climatology, Climate model, 020701 environmental engineering, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: AffiliAtions: Guilyardi—loceaN/iPSl, Paris, france and NcaS-ciimate, university of reading, reading, united Kingdom; cai—cSiro, aspendale, victoria, australia; collins—university of exeter, exeter, united Kingdom; FEdorov—Yale university, New Haven, connecticut; jin— university of Hawaii at manoa, Honolulu, Hawaii; KuMar and sun—Noaa/eSrl, Boulder, colorado; WittEnbErG—Noaa/ gfdl, Princeton, New Jersey Corresponding Author: eric guilyardi, loceaN/iPSl, uPmc, 4 Place Jussieu, 75252 Paris cedeX 05, france e-mail: eric.guilyardi@locean-ipsl.upmc.fr
Published: 2012

13. The impact of global warming on the tropical Pacific ocean and El Niño

Author: Mat Collins, Wenju Cai, Axel Timmermann, Andrew T. Wittenberg, Fei-Fei Jin, Matthieu Lengaigne, Eric Guilyardi, Gabriel A. Vecchi, Scott B. Power, Soon Il An, Alexandre Ganachaud, Markus Jochum, Department of Atmospheric Sciences [Seoul], Yonsei University, CSIRO Marine and Atmospheric Research (MAR), Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), Océan du Large et Variabilité Climatique (OLVAC), Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Subjects: geography, geography.geographical_feature_category, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Severe weather, Global warming, Equator, Climate change, Shoal, 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, Oceanography, 13. Climate action, Effects of global warming, Climatology, General Earth and Planetary Sciences, Environmental science, Ecosystem, 14. Life underwater, Thermocline, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: International audience; The El Niño-Southern Oscillation (ENSO) is a naturally occurring fluctuation that originates in the tropical Pacific region and affects ecosystems, agriculture, freshwater supplies, hurricanes and other severe weather events worldwide. Under the influence of global warming, the mean climate of the Pacific region will probably undergo significant changes. The tropical easterly trade winds are expected to weaken; surface ocean temperatures are expected to warm fastest near the equator and more slowly farther away; the equatorial thermocline that marks the transition between the wind-mixed upper ocean and deeper layers is expected to shoal; and the temperature gradients across the thermocline are expected to become steeper. Year-to-year ENSO variability is controlled by a delicate balance of amplifying and damping feedbacks, and one or more of the physical processes that are responsible for determining the characteristics of ENSO will probably be modified by climate change. Therefore, despite considerable progress in our understanding of the impact of climate change on many of the processes that contribute to El Niño variability, it is not yet possible to say whether ENSO activity will be enhanced or damped, or if the frequency of events will change.
Published: 2010

14. The Effect of Strong Volcanic Eruptions on ENSO

Author: Masamichi Ohba, Francesco S. R. Pausata, Myriam Khodri, Shayne McGregor, Nicola Maher, Samantha Stevenson, School of Earth, Atmosphere and Environment, Monash University [Clayton], Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M), Max-Planck-Gesellschaft, Central Research Institute of Electric Power Industry, Université du Québec à Montréal = University of Québec in Montréal (UQAM), Bren School of Environmental Science & Management, Michael J. McPhaden, Agus Santoso, and Wenju Cai
Subjects: geography, Sea surface temperature, geography.geographical_feature_category, El Niño Southern Oscillation, Volcano, Paleoceanography, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Climatology, General Circulation Model, Global change, Geology
Abstract: The response of the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) to tropical and extratropical volcanic eruptions has important worldwide implications for volcanically driven risk estimates. While there have been many studies on this subject using observations, paleoclimate archives, and model simulations, a comprehensive review of ENSO response to tropical and extratropical volcanic eruptions has not been presented to date. The relatively short observational record is suggestive of a relationship between tropical volcanism and El Niño events. Analyzing 17 previously defined reconstructions of ENSO, which on average span the past 550 years, we find that 70% of these reconstructions display a significant eastern Pacific warming (El Niño–like) response in the year of eruption, when a consistent set of volcanic events dates are used. There also appears to be an emerging consensus from models, with the overwhelming majority displaying a relative El Niño–like response in the eruption year. Thus, here we report that there is a clear consistency of evidence between observations, paleo-proxies, and models. Questions remain, however, over exactly how the near-uniform radiative cooling of a tropical volcanic event projects onto ENSO. There is little observational and paleoclimatic evidence for the impact of extratropical volcanism on ENSO; however, models suggest that an extratropical Northern (Southern) Hemisphere eruption leads to a relative El Niño–like (La Niña–like) response. Despite the consistency in the evidence presented above, many subtle differences still exist among the modeled response to tropical and extratropical volcanic forcing that could be aided by the use of a consistent experimental protocol for general circulation model simulations (i.e., VolMIP).
Published: 2020

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1. Decadal climate variability in the tropical Pacific: Characteristics, causes, predictability, and prospects

2. Changing El Nino-Southern Oscillation in a warming climate

3. Ocean Climate Observing Requirements in Support of Climate Research and Climate Information

4. Author Correction: El Niño–Southern Oscillation complexity

5. El Niño–Southern Oscillation complexity

6. Resolution dependence of the simulated precipitation and diurnal cycle over the Maritime Continent

7. Increased frequency of extreme La Niña events under greenhouse warming

8. Response of El Niño sea surface temperature variability to greenhouse warming

9. Increasing frequency of extreme El Niño events due to greenhouse warming

10. Late-twentieth-century emergence of the El Niño propagation asymmetry and future projections

11. More extreme swings of the South Pacific convergence zone due to greenhouse warming

12. New Strategies for Evaluating ENSO Processes in Climate Models

13. The impact of global warming on the tropical Pacific ocean and El Niño

14. The Effect of Strong Volcanic Eruptions on ENSO

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