David Salas y Mélia, Bert Wouters, Evgeny Volodin, Mojib Latif, Odd Helge Otterå, Jin Ba, Wonsun Park, Juliette Mignot, Hui Ding, Noel Keenlyside, Matthew Menary, Katja Lohmann, Alessio Bellucci, Akira Oka, Helmholtz Centre for Ocean Research [Kiel] (GEOMAR), Bjerknes Centre for Climate Research (BCCR), Department of Biological Sciences [Bergen] (BIO / UiB), University of Bergen (UiB)-University of Bergen (UiB), Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M), Max-Planck-Gesellschaft, 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), Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], School of Geographical Sciences [Bristol], University of Bristol [Bristol], University of Colorado [Boulder], Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), 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)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-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)-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)), Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (CNRM-GAME), and Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
A multi-model analysis of Atlantic multidecadal variability is performed with the following aims: to investigate the similarities to observations; to assess the strength and relative importance of the different elements of the mechanism proposed by Delworth et al. (J Clim 6:1993–2011, 1993) (hereafter D93) among coupled general circulation models (CGCMs); and to relate model differences to mean systematic error. The analysis is performed with long control simulations from ten CGCMs, with lengths ranging between 500 and 3600 years. In most models the variations of sea surface temperature (SST) averaged over North Atlantic show considerable power on multidecadal time scales, but with different periodicity. The SST variations are largest in the mid-latitude region, consistent with the short instrumental record. Despite large differences in model configurations, we find quite some consistency among the models in terms of processes. In eight of the ten models the mid-latitude SST variations are significantly correlated with fluctuations in the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC), suggesting a link to northward heat transport changes. Consistent with this link, the three models with the weakest AMOC have the largest cold SST bias in the North Atlantic. There is no linear relationship on decadal timescales between AMOC and North Atlantic Oscillation in the models. Analysis of the key elements of the D93 mechanisms revealed the following: Most models present strong evidence that high-latitude winter mixing precede AMOC changes. However, the regions of wintertime convection differ among models. In most models salinity-induced density anomalies in the convective region tend to lead AMOC, while temperature-induced density anomalies lead AMOC only in one model. However, analysis shows that salinity may play an overly important role in most models, because of cold temperature biases in their relevant convective regions. In most models subpolar gyre variations tend to lead AMOC changes, and this relation is strong in more than half of the models.