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1. Daily Weather Types in February–June (1979–2016) and Temperature Variations in Tropical North Africa

Author: Boutheina Oueslati, Benjamin Pohl, Serge Janicot, Vincent Moron, Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Biogéosciences [UMR 6282] [Dijon] (BGS), Université de Bourgogne (UB)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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Subjects: Madden-Julian oscillation, Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Atmospheric circulation, 0208 environmental biotechnology, 02 engineering and technology, Intraseasonal variability, Tropical Atlantic, 01 natural sciences, symbols.namesake, Extratropical cyclone, 0105 earth and related environmental sciences, Temperature, Rossby wave, Madden–Julian oscillation, Tropical variability, 020801 environmental engineering, [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, 13. Climate action, North Atlantic oscillation, Anticyclone, Climatology, symbols, Environmental science, [ SDU.STU.CL ] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, North Atlantic Oscillation, Kelvin wave
Abstract: This study investigates to what extent weather types (WTs) computed over tropical North Africa and the tropical North Atlantic Ocean (40 degrees W-40 degrees E, 0 degrees-30 degrees N) are relevant for documenting intraseasonal and interannual temperature variability in tropical North Africa (west of 37 degrees E, 2 degrees-27 degrees N). Nine WTs are extracted by using clustering analysis of the daily anomalies of sea level pressure and low-level 925-hPa winds from two reanalyses (NCEP-DOE and ERA-Interim) from 1979 to 2016. The analyses are carried out separately for February-March and for April-June, when temperatures reach their annual peak across most of the region. The WT patterns mix the effects of different multiscale phenomena, including the extratropical Rossby waves that travel on the northern edge of the domain (and are partly related to the North Atlantic Oscillation), the Madden-Julian oscillation, and Kelvin waves in the subequatorial zone. For each WT, warm (cold) minimum (TN) and maximum (TX) daily temperature anomalies tend to be systematically located east of cyclonic (anticyclonic) low-level circulation anomalies associated with the WT patterns. By modulating the greenhouse effect, the water vapor anomalies exert a major influence, leading to warm (cold) TX and TN anomalies associated with moister (drier) air, through advection from the tropical Atlantic or equatorial latitudes (the Sahara or northern latitudes) toward tropical North Africa. WTs are also useful for monitoring interannual variability of TX/TN anomalies mostly north of 10 degrees N in February-March, even if they greatly underestimate the long-term warming trend. Most WTs significantly raise or lower the probability of regional-scale heat peaks, defined as the crossing of the 90th percentile of daily TX or TN.
Published: 2018

2. Intermodel Spread of Historical Indian Monsoon Rainfall Change in CMIP6: The Role of the Tropical Pacific Mean State

Author: Guilbert, Marcellin, Terray, Pascal, Mignot, Juliette, 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), ANR-18-MPGA-0001,ARCHANGE,Changement climatique et Arctique et circulation océanique globale(2018), and ANR-19-JPOC-0003,ROADMAP,The Role of ocean dynamics and Ocean-Atmosphere interactions in Driving cliMAte variations and future Projections of impact-relevant extreme events(2019)
Subjects: Atmospheric Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics]
Abstract: Robust projections of the Indian summer monsoon rainfall (ISMR) are critical as it provides 80% of the annual precipitation to more than 1 billion people who are very vulnerable to climate change. However, even over the historical period, state-of-the-art climate models have difficulties in reproducing the observed ISMR trends and are affected by a large intermodel spread, which questions the reliability of ISMR projections. Such uncertainty could come from internal variability or model biases. Here, we study the impact of the latter on the historical forced change of ISMR in 34 models from CMIP6. First, we show that models’ biases over India do not significantly impact how they simulate the historical change of ISMR. However, we do find statistically significant relationships between ISMR historical forced changes and remote rainfall and temperature biases within the tropics by using a maximum covariance analysis (MCA). Our results highlight the key role of tropical Pacific sea surface temperature (SST) mean state biases as an important source of intermodel spread in the ISMR change. The physical mechanisms underlying these statistical relationships between ISMR change and the intermodel spread of Pacific SST biases are finally explored. We found that models having El Niño/La Niña–like mean SST bias in the Pacific tend to exhibit El Niño/La Niña–like changes over the historical period, impacting ISMR through a shift in the Walker circulation and Rossby wave propagation across the Pacific.
Published: 2023

3. The Essential Role of Westerly Wind Bursts in ENSO Dynamics and Extreme Events Quantified in Model 'Wind Stress Shaving' Experiments

Author: Sungduk Yu, Alexey V. Fedorov, Department of Earth and Planetary Sciences [Kobe], Kobe University, 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), and ANR-18-MPGA-0001,ARCHANGE,Changement climatique et Arctique et circulation océanique globale(2018)
Subjects: Atmospheric Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics]
Abstract: Westerly wind bursts (WWBs)—brief but strong westerly wind anomalies in the equatorial Pacific—are believed to play an important role in El Niño–Southern Oscillation (ENSO) dynamics, but quantifying their effects is challenging. Here, we investigate the cumulative effects of WWBs on ENSO characteristics, including the occurrence of extreme El Niño events, via modified coupled model experiments within Community Earth System Model (CESM1) in which we progressively reduce the impacts of wind stress anomalies associated with model-generated WWBs. In these “wind stress shaving” experiments we limit momentum transfer from the atmosphere to the ocean above a preset threshold, thus “shaving off” wind bursts. To reduce the tropical Pacific mean state drift, both westerly and easterly wind bursts are removed, although the changes are dominated by WWB reduction. As we impose progressively stronger thresholds, both ENSO amplitude and the frequency of extreme El Niño decrease, and ENSO becomes less asymmetric. The warming center of El Niño shifts westward, indicating less frequent and weaker eastern Pacific (EP) El Niño events. Removing most wind burst–related wind stress anomalies reduces ENSO mean amplitude by 22%. The essential role of WWBs in the development of extreme El Niño events is highlighted by the suppressed eastward migration of the western Pacific warm pool and hence a weaker Bjerknes feedback under wind shaving. Overall, our results reaffirm the importance of WWBs in shaping the characteristics of ENSO and its extreme events and imply that WWB changes with global warming could influence future ENSO.
Published: 2022

4. Western and Central Tropical Pacific Rainfall Response to Climate Change: Sensitivity to Projected Sea Surface Temperature Patterns

Author: Dutheil, Cyril, Lengaigne, Matthieu, Vialard, Jérôme, Jullien, Swen, Menkès, Christophe E., Leibniz Institute for Baltic Sea Research Warnemünde (IOW), MARine Biodiversity Exploitation and Conservation (UMR MARBEC), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), 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), Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecologie marine tropicale des océans Pacifique et Indien (ENTROPIE [Nouvelle-Calédonie]), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie])-Ifremer - Nouvelle-Calédonie, and Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de la Nouvelle-Calédonie (UNC)
Subjects: Atmospheric Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics], [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, Sea surface temperature, Hydrologic cycle, Regional models, Climate change, Precipitation, Climate models
Abstract: Rainfall projections from the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) models are strongly tied to projected sea surface temperature (SST) spatial patterns through the “warmer-gets-wetter” mechanism. While these models consistently project an enhanced equatorial warming, they, however, indicate much more uncertain changes in zonal SST gradients. That translates into large uncertainties on rainfall projections. Here, we force an atmospheric model with synthetic SSTs whose zonal SST gradient changes span the range of CMIP5 uncertainties in the presence and in the absence of the robust equatorially enhanced warming. Our results confirm that projected rainfall changes are dominated by the effect of circulation changes, which are tied to SST through the “warmer-gets-wetter” mechanism. We show that SPCZ rainfall changes are entirely driven by the uncertain zonal SST gradient changes. The western equatorial Pacific rainfall increase is largely controlled by the robust enhanced equatorial warming for modest zonal SST gradient changes. However, for larger values, the effect of the zonal SST gradient change on rainfall projections becomes dominant due to nonlinear interactions with the enhanced equatorial warming. Overall, our study demonstrates that uncertainties in the zonal SST gradient changes strongly contribute to uncertainties in rainfall projections over both the South Pacific convergence zone and western equatorial Pacific. It is thus critical to reduce these uncertainties to produce more robust precipitation estimates.
Published: 2022

5. Interdecadal changes in SST variability drivers in the Senegalese-upwelling: the impact of ENSO

Author: Malick Wade, Belén Rodríguez-Fonseca, Marta Martín-Rey, Alban Lazar, Jorge López-Parages, Amadou Thierno Gaye, Laboratoire de Physique de l'Atmosphère et de l'Océan Siméon Fongang (LPAO-SF), École Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP), Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)-Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD), Instituto de Geociencias [Madrid] (IGEO), Universidad Complutense de Madrid = Complutense University of Madrid [Madrid] (UCM)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Universidad Complutense de Madrid = Complutense University of Madrid [Madrid] (UCM), Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona (ICM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), 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), Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique (CERFACS), Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga], Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), European Commission, and Agencia Estatal de Investigación (España)
Subjects: Interannual teleconnection, Atmospheric Science, Eastern North Tropical Atlantic, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Senegalese upwelling, ENSO
Abstract: 19 pages, 11 figures, 1 table, supplementary information https://doi.org/10.1007/s00382-022-06311-3.-- Data availability: Enquiries about data availability should be directed to the authors, Sea surface temperature (SST) variability in the North Eastern Tropical Atlantic has its center of action in the Senegalese–Mauritanian upwelling system, where its drivers are wind-induced ocean dynamics and air–sea thermodynamic processes. Thus, a better understanding of the local wind variations, together with their predictability, contributes to a more comprehensive assessment of the SST variability in that region. In this study, we use monthly data from two ocean reanalyses, SODA and ORAS-5, and a regional forced-ocean simulation to characterize the interannual SST variability off the Senegalese Coast in the common period 1960–2008. Local indices of the mixed layer heat budget during the major upwelling season (February–March–April) exhibit pronounced interannual to decadal variability. We demonstrate that the local interannual SST variability undergoes inter-decadal fluctuation and concomitant changes in its local and remote drivers. Off-Senegal SST variability was largely controlled by wind-induced Ekman transport during the 1960s–1970s, acting under favorable thermocline and mixed layer conditions. However, from 1980s onwards, the drastically reduced Ekman impact observed on local SSTs is associated with a deeper thermocline. This shift in the effectiveness of the dynamic mechanisms coincides with a more active ENSO teleconnection with upwelling before the 1980s. An extended SODA record reveals that the multidecadal modulator of the ENSO impact on the North-eastern Tropical Atlantic resembles the negative phase of the Atlantic Multidecadal Variability. Our results bring to light the fundamental role played by the global decadal background state in the activation of the drivers and air-sea mechanisms responsible for generating the interannual off-Senegal SST variability, With the institutional support of the ‘Severo Ochoa Centre of Excellence’ accreditation (CEX2019-000928-S), The research leading to these results has received funding from the CSIC ICOOP projects: ICOOPB20204, ICOOPB20358 (the UCM Cooperation Project from XIV and XVII calls); the Spanish Project CGL2017-86415-R; the EU/FP7 PREFACE (Grant Agreement 603521). [...] MMR received funding from the MSCA-IF-EF-ST FESTIVAL (H2020-EU project 797236) and from a Juan de la Cierva Incorporation (IJC2019-041150-I) research contract of MICINN (Spain). This work was also supported by the TRIATLAS project, which has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under Grant agreement No 817578
Published: 2022

6. Modulations in the Indian Summer Monsoon–ENSO teleconnections by the North Tropical Atlantic

Author: K. P. Sooraj, Ajinkya M. Aswale, P. Swapna, P. Terray, N. S. Sandeep, Indian Institute of Tropical Meteorology (IITM), Savitribai Phule Pune University [India], 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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: Atmospheric Science, Coupled model simulations, [SDU]Sciences of the Universe [physics], NTA SST, NTA-ENSO-ISM association, ISM response, ENSO, Asymmetric ENSO-ISM response
Abstract: International audience; North Tropical Atlantic Sea Surface Temperature (i.e., NTA SST) anomalies emerge as a key-driver of the whole El Niño Southern Oscillation-Indian Summer Monsoon (ENSO-ISM) system. However, as the underlying physical mechanisms are not yet well understood, this study made an attempt to have deeper insights on the role of the NTA SST variability on the ISM, ENSO and their mutual relationships. The evidences from observations and a Pi-Control coupled simulation demonstrate the pronounced biennial nature of the NTA-ENSO-ISM system and suggest the precursory role of the NTA SSTs in this biennial ENSO-ISM system. As the cause-and-effect relationships are difficult to disentangle, ensembles of short coupled sensitivity experiments are conducted by imposing observed warm (cold) SST anomalies over NTA. These 1-year simulations start from various January initial conditions corresponding to strong El Niño (La Niña) events as identified from Pi-Control and subsequently impose warm (cold) SST anomalies over the NTA region after the El Niño (La Niña) peak in January. The sensitivity experiments support the hypothesis of a key role of NTA SSTs in the reversal of the ENSO conditions through their capacitor effect. They further illustrate the nonlinear characteristics of this system as cold NTA SST perturbations are more influential than warm NTA SSTs. This non-linearity brings up new perspectives on the NTA-ENSO-ISM system, as it is further reflected in the asymmetric response in the simulated ENSO-ISM, with the cold NTA perturbations initiated from the La Niña conditions showing a stronger anomalous ISM response during boreal summer, which is in contrast with the feeble ISM response in the warm NTA perturbations experiment using the El Niño initial conditions. This non-linearity of NTA-ENSO-ISM has larger implications in a global warming scenario, as the climate variability over NTA region is projected to intensify in the future.
Published: 2023

7. Southern ocean carbon and heat impact on climate

Author: Sallée, Jean-Baptiste, Abrahamsen, E. P., Allaigre, C., Auger, Matthis, Ayres, H., Badhe, R., Boutin, Jacqueline, Brearley, J. A., de Lavergne, Casimir, ten Doeschate, A. M. M., Droste, E. S., Du Plessis, M. D., Ferreira, D., Giddy, I. S., Gülk, B., Gruber, N., Hague, M., Hoppema, M., Josey, S. A., Kanzow, T., Kimmritz, M., Lindeman, M. R., Llanillo, P. J., Lucas, N. S., Madec, Gurvan, Marshall, D. P., Meijers, A. J. S., Meredith, M. P., Mohrmann, M., Monteiro, P. M. S., Mosneron Dupin, Cosme, Naeck, Kirtana, Narayanan, A., Naveira Garabato, A. C., Nicholson, S. -A., Novellino, A., Ödalen, M., Østerhus, S., Park, W., Patmore, R. D., Piedagnel, Évéa, Roquet, Fabien, Rosenthal, H. S., Roy, T., Saurabh, Rathore, Silvy, Yona, Spira, T., Steiger, Nadine, Styles, A. F., Swart, S., Vogt, Linus, Ward, B., Zhou, S., Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), 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), Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), and European Project: 821001,SO-CHIC(2019)
Subjects: [SDU]Sciences of the Universe [physics]
Abstract: International audience; The Southern Ocean greatly contributes to the regulation of the global climate by controlling important heat and carbon exchanges between the atmosphere and the ocean. Rates of climate change on decadal timescales are therefore impacted by oceanic processes taking place in the Southern Ocean, yet too little is known about these processes. Limitations come both from the lack of observations in this extreme environment and its inherent sensitivity to intermittent processes at scales that are not well captured in current Earth system models. The Southern Ocean Carbon and Heat Impact on Climate programme was launched to address this knowledge gap, with the overall objective to understand and quantify variability of heat and carbon budgets in the Southern Ocean through an investigation of the key physical processes controlling exchanges between the atmosphere, ocean and sea ice using a combination of observational and modelling approaches. Here, we provide a brief overview of the programme, as well as a summary of some of the scientific progress achieved during its first half. Advances range from new evidence of the importance of specific processes in Southern Ocean ventilation rate (e.g. storm-induced turbulence, sea-ice meltwater fronts, wind-induced gyre circulation, dense shelf water formation and abyssal mixing) to refined descriptions of the physical changes currently ongoing in the Southern Ocean and of their link with global climate. This article is part of a discussion meeting issue `Heat and carbon uptake in the Southern Ocean: the state of the art and future priorities'.
Published: 2023

8. Impact of Synoptic Wind Intensification and Relaxation on the Dynamics and Heat Budget of the South Senegalese Upwelling Sector

Author: Pierre Chabert, Xavier Capet, Vincent Echevin, Alban Lazar, Christophe Hourdin, Siny Ndoye, Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), 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), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Université Amadou Mahtar Mbow (UAM), ANR-18-CE32-0009,SOLAB,Interactions planctoniques, facteurs environnementaux et conséquences biologique/géochimiques dans le laboratoire côtier sud-Sénégalais(2018), and European Project: 603521,EC:FP7:ENV,FP7-ENV-2013-two-stage,PREFACE(2013)
Subjects: [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Oceanography
Abstract: In addition to their well-known seasonal cycle, eastern boundary upwelling systems (EBUS) undergo modulation on shorter synoptic to intraseasonal time scales. Energetic intensifications and relaxations of upwelling-favorable winds with 5–10-day typical time scales can impact the EBUS dynamics and biogeochemical functioning. In this work the dynamical effects of wind-forced synoptic fluctuations on the South Senegalese Upwelling Sector (SSUS) are characterized. The region geomorphology is unique with its wide continental shelf and a major coastline discontinuity at its northern edge. The ocean response to synoptic events is explored using a modeling framework that involves applying idealized synoptic wind intensification or relaxation to a five-member climatological SSUS ensemble run. Model evaluation against sparse midshelf in situ observations indicates qualitative agreement in terms of synoptic variability of temperature, stratification, and ocean currents, despite a moderate but systematic bias in current intensity. Modeled synoptic wind and heat flux fluctuations produce clear modulations of all dynamical variables with robust SSUS-scale and mesoscale spatial patterns. A mixed layer heat budget analysis is performed over the continental shelf to uncover the dominant processes involved in SSUS synoptic variability. Modulations of horizontal advection and atmospheric forcing are the leading-order drivers of heat changes during either wind intensification or relaxation while vertical dynamics is of primary importance only in a very localized area. Also, modest asymmetries in the oceanic responses to upwelling intensification and relaxation are only identified for meridional velocities. This brings partial support to the hypothesis that synoptic variability has a modest net effect on the climatological state and functioning of upwelling systems dynamics.
Published: 2023

9. Downscaling of ocean fields by fusion of heterogeneous observations using Deep Learning algorithms

Author: Sylvie Thiria, Charles Sorror, Theo Archambault, Anastase Charantonis, Dominique Bereziat, Carlos Mejia, Jean-Marc Molines, Michel Crépon, 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), Performance et Qualité des Algorithmes Numériques (PEQUAN), LIP6, Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE), Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), and Université Grenoble Alpes (UGA)
Subjects: Machine Learning, Ocean currents, Atmospheric Science, Altimeter, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Computer Science (miscellaneous), Downscaling, Geotechnical Engineering and Engineering Geology, Oceanography, SST
Abstract: International audience; We present a deep learning method to downscale low-resolution geophysical fields by merging them with high-resolution data. The downscaling was performed using an ensemble of convolutional neural networks (CNNs), whose prediction values are the average values of the outputs of 20 CNNs. Academic experiments were conducted on simulated ocean data in the Gulf Stream region, given by the outputs of the NATL60 model. The CNNs forced with low-resolution (120 × 120 km) sea surface high (SSH) data and mesoscale resolution (12 × 12 km) sea surface temperature (SST) data allowed us to obtain mesoscale resolution sea surface currents with good accuracy. Sensitivity experiments have shown that taking SST into account significantly increases the accuracy of the high-resolution velocity retrieval, even when noise is added to the SSH data. The velocity information embedded in the transport equation modeling the SST advection is taken into account by the CNN, which greatly increases the resolution of ocean currents provided by SSH. In the present work, we only consider spatial downscaling by assuming that SSH and SST are daily observations. The method we developed is generic and can be used to improve the resolution of a wide variety of large-scale fields by merging them with high-resolution fields.
Published: 2023

10. Sahel Droughts Induced by Large Volcanic Eruptions Over the Last Millennium in PMIP4/Past1000 Simulations

Author: J. Villamayor, M. Khodri, S.‐W. Fang, J. H. Jungclaus, C. Timmreck, D. Zanchettin, 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), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), 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)), Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M), Max-Planck-Gesellschaft, and University of Ca’ Foscari [Venice, Italy]
Subjects: Past millennium, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Geophysics, Sahel drought, volcanic forcing, past millennium, PMIP4, Settore GEO/04 - Geografia Fisica e Geomorfologia, General Earth and Planetary Sciences, Volcanic forcing, Settore FIS/06 - Fisica per il Sistema Terra e Il Mezzo Circumterrestre
Abstract: International audience; This work provides evidence of the influence of large volcanic eruptions on Sahel rainfall relying on PMIP4/past1000 multi-model simulations, covering the last millennium. A classification of volcanic eruptions in the last millennium according to the meridional symmetry of the associated radiative forcing reveals different mechanisms of the West African Monsoon response at inter-annual timescale. In all cases, these simulated changes result in Sahel drying up to 2 two years after an eruption. Besides, we add evidence of a role of varying volcanic activity across the past millennium in the Sahel precipitation variability at multi-decadal to secular timescales.
Published: 2023

11. Atmospheric forcing dominates winter Barents-Kara sea ice variability on interannual to decadal time scales

Author: Zhongfang Liu, Camille Risi, Francis Codron, Zhimin Jian, Zhongwang Wei, Xiaogang He, Christopher J. Poulsen, Yue Wang, Dong Chen, Wentao Ma, Yanyan Cheng, Gabriel J. Bowen, State Key Laboratory of Marine Geology [Shanghai], Tongji University, Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), 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)), 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), Department of Civil and Environmental Engineering [Singapore], National University of Singapore (NUS), Department of Earth and Environmental Sciences [Ann Arbor], University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System-University of Michigan System, Nansen-Zhu International Research Centre, Institute of Atmospheric Physics [Beijing] (IAP), Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS)-Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS), State Key Laboratory of Satellite Ocean Environment Dynamics, Second Institute of Oceanography, Department of Geology and Geophysics, and University of Utah
Subjects: Multidisciplinary, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Arctic Regions, Atmosphere, Climate, Oceans and Seas, Ice Cover, Seasons, Time
Abstract: The last two decades have seen a dramatic decline and strong year-to-year variability in Arctic winter sea ice, especially in the Barents-Kara Sea (BKS), changes that have been linked to extreme midlatitude weather and climate. It has been suggested that these changes in winter sea ice arise largely from a combined effect of oceanic and atmospheric processes, but the relative importance of these processes is not well established. Here, we explore the role of atmospheric circulation patterns on BKS winter sea ice variability and trends using observations and climate model simulations. We find that BKS winter sea ice variability is primarily driven by a strong anticyclonic anomaly over the region, which explains more than 50% of the interannual variability in BKS sea-ice concentration (SIC). Recent intensification of the anticyclonic anomaly has warmed and moistened the lower atmosphere in the BKS by poleward transport of moist-static energy and local processes, resulting in an increase in downwelling longwave radiation. Our results demonstrate that the observed BKS winter sea-ice variability is primarily driven by atmospheric, rather than oceanic, processes and suggest a persistent role of atmospheric forcing in future Arctic winter sea ice loss.
Published: 2023

12. Weakened interannual Tropical Atlantic variability in CMIP6 historical simulations

Author: Laura Sobral Verona, Paulo Silva, Ilana Wainer, Myriam Khodri, Oceanographic Institute of USP (IOUSP), 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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Atmospheric Science, Hydroclimate, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, Atlantic Zonal Mode, Atlantic Meridional Mode, Anthropogenic, ITCZ
Abstract: International audience; Climate variability in the Tropical Atlantic is complex with strong ocean–atmosphere coupling, where the sea surface temperature variability impacts the hydroclimate of the surrounding continents. Most of the Tropical Atlantic interannual variability is explained by its equatorial (Atlantic Zonal Mode, AZM) and meridional (Atlantic Meridional Mode, AMM) modes of variability. Our results using an ensemble of 37 models from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 historical simulations show multidecadal changes in the Tropical Atlantic variability from 1900 to 2014. Within it, most models (at least 60%) show a decrease in variability after the 1970 s, in accordance with observational data sets. The agreement among simulations points out the role of the external forcing. After 1970, an anthropogenically induced warming trend is observed in the equatorial Atlantic accompanied by a weakening of the winds. This drives a weakening in the Bjerknes Feedback by deepening the thermocline in the eastern equatorial Atlantic, reduced SST sensitivity to thermocline anomalies,thus decreasing AZM variability. The interplay of the meridional asymmetric warming in the Tropical Atlantic related to the anthropogenic forcing, the relaxed northeast trade winds, and the background state of the negative Atlantic Multidecadal Variability, decreases AMM variability despite the individual increase in variability of the North and South Tropical Atlantic. Associated with these factors the African Sahel shows a positive precipitation trend and the Intertropical Convergence Zone tends to shift northward, which reinforces the increased precipitation.
Published: 2023

13. e-courses for masters: online fundamental semester for master on climate – related sciencedisciplines

Author: Fournel, Estelle, Cardinal, Damien, Gastineau, Sylvie, Petetin, Carole, Zhu, Zhiwei, Pons-Branchu, Edwige, Gastineau, Guillaume, Codron, Francis, Nguyen Tu, Thanh Thuy, Daux, Valérie, Picon, Laurence, Turquety, Solène, Brogniez, Hélène, Le Treut, Hervé, Coll, Isabelle, Mostefaoui, Mounia, Oudin, Ludovic, Durand, Véronique, Cardon, Catherine, 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), Cycles biogéochimiques marins : processus et perturbations (CYBIOM), 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)), 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), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), 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), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), SPACE - LATMOS, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA (UMR_7583)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Géosciences Paris Saclay (GEOPS), and Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph], [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph]
Abstract: International audience; The Climate Graduate School of the Institut Pierre-Simon Laplace (CGS-IPSL) iscurrently developing a series of seven courses online for Master students. On these sevencourses of 3 ECTS each, three have a strong focus on the ocean: Dynamics of the Ocean andAtmosphere; Contemporary Biogeochemical Cycles; Study of Paleo-climates. Each course is ledby a pair of university teachers specialists in their field accompanied by a pedagogical andgraphic team in order to design all resources specifically adapted to graduate students andonline education. Indeed, our first goal is to open these courses as self-paced learning underthe IPSL Learning Management System (Moodle) to students who will be joining CGS-IPSLmasters without having all the prerequisites so that they can update their academicbackground. These courses could also be open to second year CGS IPSL Master students whoaimed at acquiring credits on a secondary theme not necessarily developed in their master (e.g.on biogeochemistry for students registered in an ocean – climate master). Finally all the e-resources developed will be made available at least to the educational community of the CGS-IPSL that include several Universities in and around Paris (Sorbonne Universite, Paris Saclay,Universite Versailles Saint Quentin, Université Paris Est Créteil...) in order to reuse theseresources for higher education either on-line or face-to-face courses. The courses will beavailable in both French and English so that international students can have access to these e-resources.
Published: 2023

14. Thermohaline patterns of intrinsic Atlantic Multidecadal Variability in MPI-ESM-LR

Author: Davide Zanchettin, Shih-Wei Fang, Myriam Khodri, Nour-Eddine Omrani, Sara Rubinetti, Angelo Rubino, Claudia Timmreck, Johann H. Jungclaus, Department of Environmental Sciences, Informatics and Statistics [Venezia], University of Ca’ Foscari [Venice, Italy], Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M), Max-Planck-Gesellschaft, 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), and Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M)
Subjects: [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, [PHYS]Physics [physics], Atlantic Multidecadal Variability, Intrinsic ocean variability, Meridional overturning circulation, Paleoclimate simulation, Volcanic forcing, Atmospheric Science, [SDE]Environmental Sciences, Settore GEO/12 - Oceanografia e Fisica dell'Atmosfera, Settore FIS/06 - Fisica per il Sistema Terra e Il Mezzo Circumterrestre
Abstract: International audience; A vivid scientific debate exists on the nature of the Atlantic Multidecadal Variability (AMV) as an intrinsic rather than predominantly forced climatic phenomenon, and on the role of ocean circulation. Here, we use a multi-millennial unperturbed control simulation and a Holocene simulation with slow-varying greenhouse gas and orbital forcing performed with the low-resolution version of the Max Planck Institute Earth System Model to illustrate thermohaline conditions associated with twelve events of strong AMV that are comparable, in the surface anomalies, to observations in their amplitudes (~ 0.3 °C) and periods (~ 80 years). The events are associated with recurrent yet spatially diverse same-sign anomalous sea-surface temperature and salinity fields that are substantially symmetric in the warm-to-cold and following cold-to-warm transitions and only partly superpose with the long-term spatial AMV pattern. Subpolar cold-fresh anomalies develop in the deep layers during the peak cold phase of strong AMV events, often in association with subtropical warm-salty anomalies yielding a meridional dipole pattern. The Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) robustly weakens during the warm-to-cold transition of a strong AMV event and recovers thereafter, with surface salinity anomalies being potential precursors of such overturning changes. A Holocene simulation with the same model including volcanic forcing can disrupt the intrinsic AMV–AMOC connection as post-eruption periods often feature an AMOC strengthening forced by the volcanically induced surface cooling. Overall, our results support the AMV as a potential intrinsic feature of climate, whose episodic strong anomalous events can display different shades of spatial patterns and timings for the warm-to-cold and subsequent cold-to-warm transitions. Attribution of historical AMV fluctuations thus requires full consideration of the associated surface and subsurface thermohaline conditions and assessing the AMOC–AMV relation.
Published: 2023

15. Using data and models to infer climate and environmental changes during the Little Ice Age in tropical West Africa

Author: Anne-Marie Lézine, Maé Catrain, Julián Villamayor, Myriam Khodri, Variabilité à long terme du climat de l'océan (VALCO), 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), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Institute of Physical Chemistry Rocasolano (IQFR), and Agence Nationale de la Recherche (France)
Subjects: Global and Planetary Change, paleoclimate, PMIP4 past1000, Sahel climate, model-data comparison, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Stratigraphy, Paleontology
Abstract: 16 pags., 7 figs., 1 tab., Here we present hydrological and vegetation paleo-data extracted from 28 sites in West Africa from 5g€¯S to 19g€¯N and the past1000/PMIP4 IPSL-CM6A-LR climate model simulations covering the 850-1850g€¯CE period to document the environmental and climatic changes that occurred during the Little Ice Age (LIA). The comparison between paleo-data and model simulations shows a clear contrast between the area spanning the Sahel and the savannah in the north, characterized by widespread drought, and the equatorial sites in the south, where humid conditions prevailed. Particular attention was paid to the Sahel, whose climatic evolution was characterized by a progressive drying trend between 1250 and 1850g€¯CE. Three major features are highlighted: (1) the detection of two early warning signals around 1170 and 1240g€¯CE preceding the onset of the LIA drying trend; (2) a tipping point at 1800-1850g€¯CE characterized by a rainfall drop and an environmental degradation in the Sahel; and (3) a succession of drying events punctuating the LIA, the major one of which was dated to around 1600g€¯CE. The climatic long-term evolution of the Sahel is associated with a gradual southward displacement of the Inter-Tropical Convergence Zone induced by the radiative cooling impacts of major volcanic eruptions that have punctuated the last millennium., This research has been supported by the Agence Nationale de la Recherche (grant no. 18 BELM 0001 05).
Published: 2023

16. The Impacts of a Weakened Atlantic Meridional Overturning Circulation on ENSO in a Warmer Climate

Author: Wei Liu, David Duarte Cavalcante Pinto, Alexey Fedorov, Jiang Zhu, University of California [Riverside] (UC Riverside), University of California (UC), 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), Department of Earth and Planetary Sciences [New Haven], Yale University [New Haven], National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR), and ANR-18-MPGA-0001,ARCHANGE,Changement climatique et Arctique et circulation océanique globale(2018)
Subjects: Geophysics, [SDU]Sciences of the Universe [physics], General Earth and Planetary Sciences, Earth Science
Abstract: International audience; This study quantifies the impacts of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) on the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) under anthropogenic warming by comparing climate change model simulations with declining and fixed strengths of the overturning. After the 1980s, a weakened AMOC is shown to reduce the strength of the annual cycle of sea surface temperature (SST) in the eastern equatorial Pacific and induce anomalous cross-equatorial northerly winds there, which strengthens ENSO variability by about 11%. An analysis of the Bjerknes stability index reveals that this intensification of ENSO results mainly from enhanced Ekman upwelling feedback due to amplified atmospheric wind response to SST anomalies and oceanic upwelling response to equatorial wind stress anomalies. The weakened AMOC also promotes the occurrence of Central Pacific El Niño events and reduces ENSO skewness. These AMOC impacts on ENSO magnitude and complexity throughout the twenty-first century are however smaller than ENSO variations expected from internal climate variability.
Published: 2023

17. Arctic Troposphere Warming Driven by External Radiative Forcing and Modulated by the Pacific and Atlantic

Author: Lingling Suo, Yongqi Gao, Guillaume Gastineau, Yu‐Chiao Liang, Rohit Ghosh, Tian Tian, Ying Zhang, Young‐Oh Kwon, Daniela Matei, Odd Helge Otterå, Shuting Yang, 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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: Atmospheric Science, Geophysics, Space and Planetary Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Earth and Planetary Sciences (miscellaneous)
Abstract: During the past decades, the Arctic has experienced significant tropospheric warming, with varying decadal warming rates. However, the relative contributions from potential drivers and modulators of the warming are yet to be further quantified. Here, we utilize a unique set of multi-model large-ensemble atmospheric simulations to isolate the respective contributions from the combined external radiative forcing (ERF-AL), interdecadal Pacific variability (IPV), Atlantic multidecadal variability (AMV), and Arctic sea-ice concentration changes (ASIC) to the warming during 1979–2013. In this study, the ERF-AL impacts are the ERF impacts directly on the atmosphere and land surface, excluding the indirect effects through SST and SIC feedback. The ERF-AL is the primary driver of the April–September tropospheric warming during 1979–2013, and its warming effects vary at decadal time scales. The IPV and AMV intensify the warming during their transitioning periods to positive phases and dampen the warming during their transitioning periods to negative phases. The IPV impacts are prominent in winter and spring and are stronger than AMV impacts on 1979–2013 temperature trends. The warming impacts of ASIC are generally restricted to below 700 hPa and are strongest in autumn and winter. The combined effects of these factors reproduce the observed accelerated and step-down Arctic warming in different decades, but the intensities of the reproduced decadal variations are generally weaker than in the observed. © 2022. The Authors.
Published: 2022

18. OPINION no. 2022-43 'Integrating environmental issues into research practices – An ethical responsibility'

Author: Ethique, Comité, Leclerc, Olivier, Askenazy, Philippe, Bustarret, Etienne, Carayol, Henri, Guilyardi, Éric, Jacquier, Magali, Noiville, Christine, Thiébault, Stéphanie, Centre de Théorie et Analyse du Droit (CTAD), Université Paris Nanterre (UPN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Sciences sociales ENS-PSL, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Centre Maurice Halbwachs (CMH), École des hautes études en sciences sociales (EHESS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Sciences sociales ENS-PSL, Semi-conducteurs à large bande interdite (NEEL - SC2G), Institut Néel (NEEL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Institut de Recherche Mathématique Avancée (IRMA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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)), 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), NCAS-Climate [Reading], Department of Meteorology [Reading], University of Reading (UOR)-University of Reading (UOR), Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des sciences juridique et philosophique de la Sorbonne - UMR 8103 (ISJPS), Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Trajectoires - UMR 8215, Comité d'éthique du CNRS - COMETS, and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: recherche scientifique, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, [SHS.DROIT]Humanities and Social Sciences/Law, pratiques de recherche, [SDV]Life Sciences [q-bio], développement durable, Bilan GES, éthique, [SDV.BID]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity, environnement, [SHS]Humanities and Social Sciences, [SDV.ETH]Life Sciences [q-bio]/Ethics
Published: 2022

19. Intense atmospheric rivers can weaken ice shelf stability at the Antarctic Peninsula

Author: Jonathan D. Wille, Vincent Favier, Nicolas C. Jourdain, Christoph Kittel, Jenny V. Turton, Cécile Agosta, Irina V. Gorodetskaya, Ghislain Picard, Francis Codron, Christophe Leroy-Dos Santos, Charles Amory, Xavier Fettweis, Juliette Blanchet, Vincent Jomelli, Antoine Berchet, Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratory of Climatology, Université de Liège, Friedrich–Alexander University Erlangen–Nürnberg (FAU), Glaces et Continents, Climats et Isotopes Stables (GLACCIOS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), 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), Centre for Environmental and Marine Studies [Aveiro] (CESAM), Universidade de Aveiro, 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), Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR-20-CE01-0013,ARCA,Climatologie des rivières atmosphériques en Antarctique(2020), ANR-14-CE01-0001,ASUMA,Amélioration de la précision de l'estimation de bilan de masse de surface en Antarctique(2014), ANR-16-CE01-0011,EAIIST,Projet International d'exploration de la calotte polaire de l'Antarctique de l'Est(2016), ANR-15-CE01-0005,TROIS-AS,Vers un système de modélisation régionale océan / calotte / atmosphère(2015), ANR-15-CE01-0015,AC-AHC2,Circulation atmosphérique et changement de cycle hydrologique pour l'Arctique(2015), University of Liege (Department of Geography), FCT/MCTES for the financial support to CESAM (UIDP/50017/2020), (50017/2020) through national funds and support to project ATLACE (CIRCNA/CAC/0273/2019) funded by FEDER, COMPETE2020-Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI), National found MCTES. C.A. acknowledges support from the Fondation Albert 2 de Monaco under project Antarctic-Snow (2018–2020)., Computational resources were provided by the Consortium des Équipements de Calcul Intensif (CÉCI), funded by the F.R.S.-FNRSunder grant no. 2.5020.11., and German Ministry for Education and Research (BMBF) grant number 03F0855.
Subjects: [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, General Earth and Planetary Sciences, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, General Environmental Science
Abstract: The disintegration of the ice shelves along the Antarctic Peninsula have spurred much discussion on the various processes leading to their eventual dramatic collapse, but without a consensus on an atmospheric forcing that could connect these processes. Here, using an atmospheric river detection algorithm along with a regional climate model and satellite observations, we show that the most intense atmospheric rivers induce extremes in temperature, surface melt, sea-ice disintegration, or large swells that destabilize the ice shelves with 40% probability. This was observed during the collapses of the Larsen A and B ice shelves during the summers of 1995 and 2002 respectively. Overall, 60% of calving events from 2000–2020 were triggered by atmospheric rivers. The loss of the buttressing effect from these ice shelves leads to further continental ice loss and subsequent sea-level rise. Under future warming projections, the Larsen C ice shelf will be at-risk from the same processes.
Published: 2022

20. Early warning signal for a tipping point suggested by a millennial Atlantic Multidecadal Variability reconstruction

Author: Simon L. L. Michel, Didier Swingedouw, Pablo Ortega, Guillaume Gastineau, Juliette Mignot, Gerard McCarthy, Myriam Khodri, Institute for Marine and Atmospheric Research [Utrecht] (IMAU), Utrecht University [Utrecht], Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputacion (BSC - CNS), 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), Department of Geography [Maynooth], National University of Ireland Maynooth (Maynooth University), ANR-18-MPGA-0001,ARCHANGE,Changement climatique et Arctique et circulation océanique globale(2018), and Barcelona Supercomputing Center
Subjects: Enginyeria agroalimentària::Ciències de la terra i de la vida::Climatologia i meteorologia [Àrees temàtiques de la UPC], Multidisciplinary, Paleoclimate, Climate, Oceans and Seas, Temperature, General Physics and Astronomy, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], General Chemistry, Palaeoclimate, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, North Atlantic oscillation, Simulació per ordinador, Humans, Climate change, Climate variations, Atlantic Ocean, Ecosystem
Abstract: Atlantic multidecadal variability is a coherent mode of natural climate variability occurring in the North Atlantic Ocean, with strong impacts on human societies and ecosystems worldwide. However, its periodicity and drivers are widely debated due to the short temporal extent of instrumental observations and competing effects of both internal and external climate factors acting on North Atlantic surface temperature variability. Here, we use a paleoclimate database and an advanced statistical framework to generate, evaluate, and compare 312 reconstructions of the Atlantic multidecadal variability over the past millennium, based on different indices and regression methods. From this process, the best reconstruction is obtained with the random forest method, and its robustness is checked using climate model outputs and independent oceanic paleoclimate data. This reconstruction shows that memory in variations of Atlantic multidecadal variability have strongly increased recently—a potential early warning signal for the approach of a North Atlantic tipping point. This study benefited from the IPSL Prodiguer-Ciclad and Camelot supercomputing facilities, supported by CNRS, UPMC Labex L-IPSL. This work was also sponsored by NWO Exact and Natural Sciences for the use of SurfSARA supercomputing facilities (Amsterdam) under project 2020.022. Authors were also funded by EU‐H2020 TiPES (Grant no. 820970, S.M., contribution no. 164), Blue Action (Grant Agreement no. 727852, D.S., G.G, G.M., and J.M.), EUCP (Grant Agreement no 776613, D.S. and J.M.), ROADMAP (Grant Agreement no. 116020, J.M., G.M., and G.G.) ARCHANGE (ANR‐18‐MPGA‐0001, J.M. and G.G.) research programmes.
Published: 2022

21. Pliocene decoupling of equatorial Pacific temperature and pH gradients

Author: Noah J. Planavsky, Heather L Ford, Natalie J. Burls, Matthew D. Thomas, Pincelli M. Hull, Peter G. Jacobs, Donald E. Penman, Alexey V. Fedorov, Wei Liu, Madison Shankle, Department of Earth and Planetary Sciences [New Haven], Yale University [New Haven], School of Earth and Environmental Sciences [University St Andrews], University of St Andrews [Scotland], George Mason University [Fairfax], 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), University Corporation for Atmospheric Research (UCAR), University of California (UC), Utah State University (USU), School of Geography, Queen Mary University of London, NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), and ANR-18-MPGA-0001,ARCHANGE,Changement climatique et Arctique et circulation océanique globale(2018)
Subjects: Pacific Ocean, Multidisciplinary, Ocean current, Global warming, Temperature, Foraminifera, Wind, Hydrogen-Ion Concentration, Physical oceanography, Late Miocene, Plankton, Ocean dynamics, Sea surface temperature, Oceanography, [SDU]Sciences of the Universe [physics], [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, Tropical climate, Water Movements, Upwelling, Seawater, Ecosystem, History, Ancient, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, Geology
Abstract: Ocean dynamics in the equatorial Pacific drive tropical climate patterns that affect marine and terrestrial ecosystems worldwide. How this region will respond to global warming has profound implications for global climate, economic stability and ecosystem health. As a result, numerous studies have investigated equatorial Pacific dynamics during the Pliocene (5.3–2.6 million years ago) and late Miocene (around 6 million years ago) as an analogue for the future behaviour of the region under global warming1–12. Palaeoceanographic records from this time present an apparent paradox with proxy evidence of a reduced east–west sea surface temperature gradient along the equatorial Pacific1,3,7,8—indicative of reduced wind-driven upwelling—conflicting with evidence of enhanced biological productivity in the east Pacific13–15 that typically results from stronger upwelling. Here we reconcile these observations by providing new evidence for a radically different-from-modern circulation regime in the early Pliocene/late Miocene16 that results in older, more acidic and more nutrient-rich water reaching the equatorial Pacific. These results provide a mechanism for enhanced productivity in the early Pliocene/late Miocene east Pacific even in the presence of weaker wind-driven upwelling. Our findings shed new light on equatorial Pacific dynamics and help to constrain the potential changes they will undergo in the near future, given that the Earth is expected to reach Pliocene-like levels of warming in the next century. New proxy data for ocean pH and an ocean–atmosphere model show that a radically different ocean circulation led to decoupling of ocean productivity and upwelling in the equatorial Pacific Ocean 3–6 million years ago.
Published: 2021

22. Excitation of the Madden‐Julian Oscillation in Response to Transient Ocean Warming in SPCAM

Author: Yu Liang, Alexey V. Fedorov, Department of Earth and Planetary Sciences [New Haven], Yale University [New Haven], 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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: Geophysics, [SDU]Sciences of the Universe [physics], General Earth and Planetary Sciences
Published: 2022

23. Forcing and impact of the Northern Hemisphere continental snow cover in 1979–2014

Author: Guillaume Gastineau, Claude Frankignoul, Yongqi Gao, Yu-Chiao Liang, Young-Oh Kwon, Annalisa Cherchi, Rohit Ghosh, Elisa Manzini, Daniela Matei, Jennifer Mecking, Lingling Suo, Tian Tian, Shuting Yang, Ying Zhang, 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), Nansen Environmental and Remote Sensing Center [Bergen] (NERSC), National Taïwan University (NTU), Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M), Max-Planck-Gesellschaft, National Oceanography Centre (NOC), Danish Meteorological Institute (DMI), Nansen-Zhu International Research Center (NZC), Institute of Atmospheric Physics [Beijing] (IAP), Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS)-Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS), ANR-19-JPOC-0003,ROADMAP,The Role of ocean dynamics and Ocean-Atmosphere interactions in Driving cliMAte variations and future Projections of impact-relevant extreme events(2019), and European Project: 727852,Blue-Action(2016)
Subjects: [SDU]Sciences of the Universe [physics], Earth-Surface Processes, Water Science and Technology
Abstract: The main drivers of the continental Northern Hemisphere snow cover are investigated in the 1979–2014 period. Four observational datasets are used as are two large multi-model ensembles of atmosphere-only simulations with prescribed sea surface temperature (SST) and sea ice concentration (SIC). A first ensemble uses observed interannually varying SST and SIC conditions for 1979–2014, while a second ensemble is identical except for SIC with a repeated climatological cycle used. SST and external forcing typically explain 10 % to 25 % of the snow cover variance in model simulations, with a dominant forcing from the tropical and North Pacific SST during this period. In terms of the climate influence of the snow cover anomalies, both observations and models show no robust links between the November and April snow cover variability and the atmospheric circulation 1 month later. On the other hand, the first mode of Eurasian snow cover variability in January, with more extended snow over western Eurasia, is found to precede an atmospheric circulation pattern by 1 month, similar to a negative Arctic oscillation (AO). A decomposition of the variability in the model simulations shows that this relationship is mainly due to internal climate variability. Detailed outputs from one of the models indicate that the western Eurasia snow cover anomalies are preceded by a negative AO phase accompanied by a Ural blocking pattern and a stratospheric polar vortex weakening. The link between the AO and the snow cover variability is strongly related to the concomitant role of the stratospheric polar vortex, with the Eurasian snow cover acting as a positive feedback for the AO variability in winter. No robust influence of the SIC variability is found, as the sea ice loss in these simulations only drives an insignificant fraction of the snow cover anomalies, with few agreements among models.
Published: 2022

24. The role of anthropogenic aerosol forcing in the 1850–1985 strengthening of the AMOC in CMIP6 historical simulations

Author: Jon Robson, Matthew B. Menary, Rowan T. Sutton, Jenny Mecking, Jonathan M. Gregory, Colin Jones, Bablu Sinha, David P. Stevens, Laura J. Wilcox, National Centre for Atmospheric Science, University of Reading (UOR), 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), National Oceanography Centre [Southampton] (NOC), University of Southampton, Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], National Centre for Atmospheric Science [Leeds] (NCAS), Natural Environment Research Council (NERC), Centre for Ocean and Atmospheric Sciences [Norwich] (COAS), School of Environmental Sciences [Norwich], and University of East Anglia [Norwich] (UEA)-University of East Anglia [Norwich] (UEA)
Subjects: Atmospheric Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics]
Abstract: Previous work has shown that anthropogenic aerosol (AA) forcing drives a strengthening in the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) in CMIP6 historical simulations over 1850–1985, but the mechanisms have not been fully understood. Across CMIP6 models, it is shown that there is a strong correlation between surface heat loss over the subpolar North Atlantic (SPNA) and the forced strengthening of the AMOC. Despite the link to AA forcing, the AMOC response is not strongly related to the contribution of anomalous downwelling surface shortwave radiation to SPNA heat loss. Rather, the spread in AMOC response is primarily due to the spread in turbulent heat loss. We hypothesize that turbulent heat loss is larger in models with strong AA forcing because the air advected over the ocean is colder and drier, in turn because of greater AA-forced cooling over the continents upwind, especially North America. The strengthening of the AMOC also feeds back on itself positively in two distinct ways: by raising the sea surface temperature and hence further increasing turbulent heat loss in the SPNA, and by increasing the sea surface density across the SPNA due to increased northward transport of saline water. A comparison of key indices suggests that the AMOC response in models with strong AA forcing is not likely to be consistent with observations.
Published: 2022
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25. Attribution of multi-annual to decadal changes in the climate system: The Large Ensemble Single Forcing Model Intercomparison Project (LESFMIP)

Author: Doug M. Smith, Nathan P. Gillett, Isla R. Simpson, Panos J. Athanasiadis, Johanna Baehr, Ingo Bethke, Tarkan A. Bilge, Rémy Bonnet, Olivier Boucher, Kirsten L. Findell, Guillaume Gastineau, Silvio Gualdi, Leon Hermanson, L. Ruby Leung, Juliette Mignot, Wolfgang A. Müller, Scott Osprey, Odd Helge Otterå, Geeta G. Persad, Adam A. Scaife, Gavin A. Schmidt, Hideo Shiogama, Rowan T. Sutton, Didier Swingedouw, Shuting Yang, Tianjun Zhou, Tilo Ziehn, Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma), Environment and Climate Change Canada, National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR), Centro Euro-Mediterraneo per i Cambiamenti Climatici [Bologna] (CMCC), Center for Earth System Research and Sustainability (CEN), Universität Hamburg (UHH), Geophysical Institute [Bergen] (GFI / BiU), University of Bergen (UiB), 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), NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), 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)), 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), Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), Max-Planck-Gesellschaft, National Centre for Atmospheric Science [Leeds] (NCAS), Natural Environment Research Council (NERC), University of Oxford, Department of Geological Sciences [Austin], Jackson School of Geosciences (JSG), University of Texas at Austin [Austin]-University of Texas at Austin [Austin], College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences [Exeter] (EMPS), University of Exeter, NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS), NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), National Institute for Environmental Studies (NIES), Department of Meteorology [Reading], University of Reading (UOR), Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Danish Meteorological Institute (DMI), State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences (LASG), University of Chinese Academy of Sciences [Beijing] (UCAS), CSIRO Oceans and Atmosphere, and CISRO Oceans and Atmosphere
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph], Atmospheric Science, Global and Planetary Change, Management, Monitoring, Policy and Law, Environmental Science (miscellaneous), Pollution
Abstract: Multi-annual to decadal changes in climate are accompanied by changes in extreme events that cause major impacts on society and severe challenges for adaptation. Early warnings of such changes are now potentially possible through operational decadal predictions. However, improved understanding of the causes of regional changes in climate on these timescales is needed both to attribute recent events and to gain further confidence in forecasts. Here we document the Large Ensemble Single Forcing Model Intercomparison Project that will address this need through coordinated model experiments enabling the impacts of different external drivers to be isolated. We highlight the need to account for model errors and propose an attribution approach that exploits differences between models to diagnose the real-world situation and overcomes potential errors in atmospheric circulation changes. The experiments and analysis proposed here will provide substantial improvements to our ability to understand near-term changes in climate and will support the World Climate Research Program Lighthouse Activity on Explaining and Predicting Earth System Change. Copyright © 2022 Smith, Gillett, Simpson, Athanasiadis, Baehr, Bethke, Bilge, Bonnet, Boucher, Findell, Gastineau, Gualdi, Hermanson, Leung, Mignot, Müller, Osprey, Otterå, Persad, Scaife, Schmidt, Shiogama, Sutton, Swingedouw, Yang, Zhou and Ziehn.
Published: 2022

26. Non-linear loss of suitable wine regions over Europe in response to increasing global warming

Author: Giovanni Sgubin, Didier Swingedouw, Juliette Mignot, Gregory Alan Gambetta, Benjamin Bois, Harilaos Loukos, Thomas Noël, Philippe Pieri, Iñaki García de Cortázar‐Atauri, Nathalie Ollat, Cornelis van Leeuwen, Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), Ecophysiologie et Génomique Fonctionnelle de la Vigne (UMR EGFV), Université de Bordeaux (UB)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre de Recherches de Climatologie [UMR Biogéosciences] (CRC), Biogéosciences [UMR 6282] (BGS), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Agroclim (AGROCLIM), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and European Project: 776613,Fighting and adapting to climate change,H2020-EU.3.5.1,EUCP(2017)
Subjects: Global and Planetary Change, Phenological model, Ecology, Vitis vinifera L, Environmental Chemistry, Climate change, General circulation model, [SDV.EE.BIO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Bioclimatology, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Adaptation to climate change, General Environmental Science
Abstract: International audience; Evaluating the potential climatic suitability for premium wine production is crucial for adaptation planning in Europe. While new wine regions may emerge out of the traditional boundaries, most of the present-day renowned winemaking regions may be threatened by climate change. Here, we analyse the future evolution of the geography of wine production over Europe, through the definition of a novel climatic suitability indicator, which is calculated over the projected grapevine phenological phases to account for their possible contractions under global warming. Our approach consists in coupling six different de-biased downscaled climate projections under two different scenarios of global warming with four phenological models for different grapevine varieties. The resulting suitability indicator is based on fuzzy logic and is calculated over three main components measuring (i) the timing of the fruit physiological maturity, (ii) the risk of water stress and (iii) the risk of pests and diseases. The results demonstrate that the level of global warming largely determines the distribution of future wine regions. For a global temperature increase limited to 2°C above the pre-industrial level, the suitable areas over the traditional regions are reduced by about 4%/°C rise, while for higher levels of global warming, the rate of this loss increases up to 17%/°C. This is compensated by a gradual emergence of new wine regions out of the traditional boundaries. Moreover, we show that reallocating better-suited grapevine varieties to warmer conditions may be a viable adaptation measure to cope with the projected suitability loss over the traditional regions. However, the effectiveness of this strategy appears to decrease as the level of global warming increases. Overall, these findings suggest the existence of a safe limit below 2°C of global warming for the European winemaking sector, while adaptation might become far more challenging beyond this threshold.
Published: 2022

27. A tropical Atlantic dynamics analysis by combining machine learning and satellite data

Author: Sabine Arnault, Michel Crépon, François Kaly, Sylvie Thiria, Variabilité de l'Océan et de la Glace de mer (VOG), 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), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), École Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP), Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD), 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)), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université 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)
Subjects: Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Aerospace Engineering, Wind stress, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Astronomy and Astrophysics, Tropical Atlantic, Convergence zone, 01 natural sciences, Data set, Ocean surface topography, Sea surface temperature, Geophysics, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Climatology, 0103 physical sciences, General Earth and Planetary Sciences, Satellite, 14. Life underwater, Cluster analysis, 010303 astronomy & astrophysics, Geology, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: International audience; The western tropical Atlantic Ocean is a very energetic and highly variable region. It is one of the main contributors to the inter-hemispheric mass and heat transports. This study aim is to give a new picture of the space and time variability of this region using statistical tools applied to five different satellite measurements (Sea Surface Temperature, Sea Surface Salinity, ocean topography, wind stress vectors). We first processed each data set by using a Self-Organizing Maps (SOM), which is an efficient clustering methodology based on non-linear artificial neural networks to compress the information embedded in the data. The SOM was then combined with a Hierarchical Ascendant Classification (HAC) to cluster the different phenomena in a small number of classes whose physical characteristics are easy to identify. Three classes were identified which allowed us to analyse the dynamics of the North Brazil Current, and the North Equatorial Countercurrent, respectively, and their links with the Inter-Tropical Convergence Zone and the Amazon and Orinoco river runoffs. The SOM + HAC analysis gave a coherent picture of the concomitant seasonal variability of the variables. Furthermore, we were able to point out the correlations existing between salinity features recently discovered and wind, temperature, and dynamic topography structures. Applying our method to the interannual signals, we showed a year to year variability which deserves further analysis.
Published: 2021

28. Sensitivity of Alpine glaciers to anthropogenic atmospheric forcings: case study of the Argentière glacier

Author: Clauzel, Léo, Gilbert, Adrien, Martin, Ménégoz, Gagliardini, Olivier, Six, Delphine, Gastineau, Guillaume, Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), 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), ANR-18-CE01-0015,SAUSSURE,Glissement des glaciers et pression hydrologique sous glaciaire en relat(2018), Menegoz, Martin, and APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - Glissement des glaciers et pression hydrologique sous glaciaire en relat - - SAUSSURE2018 - ANR-18-CE01-0015 - AAPG2018 - VALID
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, [SDE]Environmental Sciences
Abstract: This study aims at quantifying the contribution of external climate forcings on the retreat of the Argentière glacier (Mont-Blanc area). Its evolution is simulated over 1850-2014 following retrospective scenarios produced with the IPSL-CM6-LR climate model, excluding and including natural and anthropogenic forcings. These scenarios are statistically adjusted at the local scale, ensuring a preservation of the long-term trends and a physical consistency between precipitation and temperature, to finally force an ice flow model coupled with a surface mass balance scheme. The regional aerosol cooling partly counteracted the greenhouse gases warming, delaying the time of emergence of anthropogenic signals: The anthropogenic influences emerged from the natural variability in 1979 for temperature and in 2008 for the mass of the glacier, whereas its snout position in 2014 remains compatible with natural variability. We found that 66% [20-112%] of the total mass loss in 2014 since 1850 can be attributed to anthropogenic activities.
Published: 2022

29. What causes anthropogenic ocean warming to emerge from internal variability in a coupled model?

Author: Yona Silvy, Jean-Baptiste Sallée, Eric Guilyardi, Juliette Mignot, Clément Rousset, 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), Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), NCAS-Climate [Reading], Department of Meteorology [Reading], University of Reading (UOR)-University of Reading (UOR), Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), ANR-18-MPGA-0001,ARCHANGE,Changement climatique et Arctique et circulation océanique globale(2018), and European Project: 821001,SO-CHIC(2019)
Subjects: Ocean, [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph], Atmospheric Science, Meridional overturning circulation, Ensembles: Numerical analysis/modeling, Climate variability, Coupled models
Abstract: In response to increasing human emissions, the global ocean is continually warming. The spatial distribution of this warming can result from several mechanisms, difficult to disentangle in observations. Idealized modeling studies have successfully separated the contribution of additional heat passively entering the ocean from the contribution of the changing circulation redistributing the pre-existing heat in response to perturbations in air–sea fluxes. However, the time scales of these different contributions have been largely unexplored so far. Here, we revisit this decomposition with a novel numerical framework to investigate the mechanisms driving regional ocean warming and its emergence from internal variability. Based on the IPSL-CM6A-LR coupled model and its large ensemble of transient climate change simulations, we extract both the internal fluctuations and the externally forced signal in each component of the surface fluxes. With a stand-alone configuration of the ocean, we then test the response to perturbations applied on all surface fluxes together or individually. We find that the contribution of the different processes can largely vary in time, reinforcing or counteracting each other, causing the time of emergence of subsurface temperature changes to be advanced or delayed. Anthropogenic warming in the upper ocean water masses is generally driven by the uptake of excess heat passively stored by the ocean circulation. Circulation changes have a minor role at the time when these signals emerge. On the contrary, in the deeper ocean, circulation changes are much more sensitive to surface forcings and play an important role in setting the time scales of ocean warming, through redistributive warming or cooling.
Published: 2022

30. On the detection of externally-forced decadal modulations of the Sahel rainfall over the whole 20th century in the CMIP6 ensemble

Author: Ndiaye, Cassien, Mohino, Elsa, Mignot, Juliette, Sall, Saidou, Laboratoire de Physique de l'Atmosphère et de l'Océan Siméon Fongang (LPAO-SF), École Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP), Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)-Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD), 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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph]
Abstract: International audience; Abstract The Sahel semiarid region was marked during the 20th century by significant modulations of its rainfall regime at the decadal timescale. Part of these modulations have been associated with the internal variability of the climate system, linked to changes in oceanic sea surface temperature. More recently, several studies have highlighted the influence of external forcings during the dry period in the 1980s and the recovery around the 2000s. In this work we evaluate the internally and externally driven decadal modulations of Sahel rainfall during the entire 20th Century using a set of twelve (12) models from the sixth Coupled Model Intercomparison Exercise (CMIP6). We begin by proposing a physically-based definition of Sahel rainfall that takes into account the southward hias in the location of the Sahelian ITCZ simulated by all the models. Our results show that the amplitude of the decadal variability, which is underestimated by most models, is mainly produced by the internally-driven component. Conversely, the external forcing tends to enhance the synchrony of the simulated and observed decadal modulations in most models, providing statistically significant correlations of the historical ensemble mean with observations in 1/3 of the models, namely IPSL-CM6A-LR, INM-CM5-0, MRI-ESM2-0 and GISS-E2-1-G. Further analysis of the Detection and Attribution runs of the IPSL-CM6A-LR show that anthropogenic aerosol dominate the decadal modulations of Sahel rainfall simulated by this model, and suggest that at least a part of the impact is ocean-mediated and operated through shifts in the ITCZ and the Saharan Heat Low.
Published: 2022

31. Relative Contributions of Sea Surface Temperature and Atmospheric Nonlinearities to ENSO Asymmetrical Rainfall Response

Author: Srinivas, Gangiredla, Vialard, Jérôme, Lengaigne, Matthieu, Izumo, Takeshi, Guilyardi, Éric, 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), MARine Biodiversity Exploitation and Conservation (UMR MARBEC), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Ecosystèmes Insulaires Océaniens (UMR 241) (EIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de la Polynésie Française (UPF)-Institut Louis Malardé [Papeete] (ILM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD), 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: Rainfall, Budgets, Atmospheric Science, Atmosphere-ocean interaction, model, convergence, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, Tropics, transition, feedback, enso, Physics::Geophysics, instability, el-nino, la-nina, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, precipitation response, ENSO, events, Physics::Atmospheric and Oceanic Physics, Idealized models
Abstract: Here, we investigate the relative roles of atmospheric nonlinearities and asymmetrical sea surface temperature (SST) forcing in the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) asymmetrical rainfall response. Applying a vertically integrated water vapor budget to the ERA5 reanalysis leads to a simple analytical equation for precipitation anomalies. This formulation reveals that ENSO rainfall anomalies are dominated by the linear component of the dynamical term (i.e., the anomalous moisture convergence due to the effect of circulation anomalies on climatological humidity). Nonlinearities in this term and the linear thermodynamical term (i.e., the effect of climatological circulation on humidity anomalies) both strengthen central Pacific rainfall anomalies for both ENSO phases. In contrast, the nonlinear term associated with the effect of anomalous divergence on anomalous moisture (i.e., the mixed term) weakens La Niña dry and strengthens El Niño wet anomalies, in particular during extreme El Niño events when it contributes to about 40% of the eastern Pacific wet anomalies. Overall, atmospheric nonlinearities directly account for ∼70% of the positively skewed ENSO rainfall distribution east of the date line, and ∼50% of the negatively skewed rainfall distribution in the western Pacific. The remaining ENSO rainfall asymmetries are attributable to the asymmetrical ENSO SST pattern. This asymmetrical SST pattern also has contributions from atmospheric nonlinearities through the Bjerknes feedback loop, in addition to those from oceanic nonlinearities. Our estimates are thus likely a lower bound of the contribution of atmospheric nonlinearities to the overall ENSO rainfall asymmetry.
Published: 2022

32. Changes in summer precipitation variability in central Brazil over the past eight decades

Author: Myriam Khodri, Jérémie Garnier, Elder Yokoyama, Luciana Figueiredo Prado, Ilana Wainer, Universidade de São Paulo = University of São Paulo (USP), Universidade de Brasilia [Brasília] (UnB), 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), Universidade de São Paulo (USP), 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)), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université 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)
Subjects: Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, MUDANÇA CLIMÁTICA, 0207 environmental engineering, Climate shift, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], 02 engineering and technology, 16. Peace & justice, 01 natural sciences, Pacific ocean, 6. Clean water, El Niño Southern Oscillation, 13. Climate action, Climatology, Environmental science, Precipitation, 020701 environmental engineering, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: International audience; Central Brazil hydroclimate is in the core region of the South American monsoon system. Thus, understanding precipitation variability in this area is crucial not only for the prediction of extreme events such as droughts and floods, but also for water resources management. Ocean teleconnections influence central Brazil precipitation from intraseasonal to interdecadal frequencies, in both linear and nonlinear ways, mainly during the austral summer. Pacific Ocean climate modes can influence South American precipitation, but how its variability changes over time is still a theme of scientific debate. Here we examined the influence of Pacific variability on summer precipitation in central Brazil during the last eight decades. We applied nonparametric spectral methods to four different observational datasets, and to AMIP-type precipitation outputs from the Laboratoire de Météorologie Dynamique zoom model (LMDZ) in Coupled Model Intercomparison Project phases 5 and 6 (CMIP5 and CMIP6) contributions of the Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) coupled model. Our results showed an increase in amplitude and frequency of summer precipitation variability after the 1970s climate transition. Spectral analysis associated these changes to a transition in Pacific Ocean influence to central Brazil precipitation, from PDO- to El Niño–Southern Oscillation (ENSO)-related variability after the 1970s climate transition. Composite analysis suggests these changes are related to teleconnection patterns between the Pacific Ocean and South America precipitation.
Published: 2021

33. A transition support system to build decarbonization scenarios in the academic community

Author: Nicolas Gratiot, Jérémie Klein, Marceau Challet, Olivier Dangles, Serge Janicot, Miriam Candelas, Géraldine Sarret, Géremy Panthou, Benoît Hingray, Nicolas Champollion, Julien Montillaud, Pascal Bellemain, Odin Marc, Cédric-Stéphane Bationo, Loïs Monnier, Laure Laffont, Marie-Alice Foujols, Véronique Riffault, Liselotte Tinel, Emmanuel Mignot, Nathalie Philippon, Alain Dezetter, Alexandre Caron, Guillaume Piton, Aurélie Verney-Carron, Anne Delaballe, Nelly Bardet, Florence Nozay-Maurice, Anne-Sophie Loison, Franck Delbart, Sandrine Anquetin, Françoise Immel, Christophe Baehr, Fabien Malbet, Céline Berni, Laurence Delattre, Vincent Echevin, Elodie Petitdidier, Olivier Aumont, Florence Michau, Nicolas Bijon, Jean-Philippe Vidal, Sébastien Pinel, Océane Biabiany, Cathy Grevesse, Louise Mimeau, Anne Biarnès, Charlotte Récapet, Morgane Costes-Thiré, Mariline Poupaud, Maialen Barret, Marie Bonnin, Virginie Mournetas, Bernard Tourancheau, Bertrand Goldman, Marie Paule Bonnet, Isabelle Michaud Soret, Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), 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), Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel-Université Grenoble Alpes (UGA), Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UMR 6213) (UTINAM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), 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 Paris Cité (UPCité), Hydrosciences Montpellier (HSM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Erosion torrentielle neige et avalanches (UR ETGR (ETNA)), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, RiverLy - Fonctionnement des hydrosystèmes (RiverLy), Lille économie management - UMR 9221 (LEM), Université d'Artois (UA)-Université catholique de Lille (UCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), 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)), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université 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)
Subjects: [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, [SHS.ENVIR]Humanities and Social Sciences/Environmental studies, [SCCO.PSYC]Cognitive science/Psychology, [SHS.PSY]Humanities and Social Sciences/Psychology, [SDE.ES]Environmental Sciences/Environmental and Society
Abstract: A growing portion of scientists realises the need to not only alert about climate change, but also change their professional practices. A range of tools have emerged to promote more sustainable activities, yet many scientists struggle to go beyond simple awareness-raising to create concrete transition actions. Here we propose a game-based transition support system MaTerre180’, which has been designed to build scenarios of greenhouse gas (GHG) emission reductions in the academic community. After providing a common scientific background about the context (global warming issue, its causes and consequences) and setting up a challenge (50% reduction of carbon budget by 2030), the participants belonging to the academic community and its governance bodies immerse themselves into fictional characters, to simulate the behaviour of real research groups. The game has been deployed during the year 2021, with six hundred participants from nine countries and 50 cities. Results explore clear pathways for GHG reductions between 25 and 60%, and a median reduction of 46%. The alternatives allowing the greatest reduction are video communication tools (36%), followed by mutualization of professional activities and voluntary cancellation or reduction, that represent 22 and 14% of reduction, respectively. The remaining 28% of reduction consists of transport alternative, relocation of professional activities, extended duration of some travels, etc. In addition, the analyses pointed out the importance of the guided negotiation phase to bring out some alternatives such as relocation, local partners and computing optimization. An added value of this transition support system is that the information it collects (anonymously) will be used to answer pressing research questions in climate change science and environmental psychology regarding the use of serious games for promoting changes in attitudes and behaviours towards sustainability, and including broader questions on how network structures influence “climate behaviour”, knowledge and the governance of the commons. Modestly, MaTerre180’ offers an innovative game-based transition support system to build scenarios of greenhouse gas (GHG) emission reductions in the academic community. It is not simply a question of moving tokens on a virtual gameboard and a playful adjustment of practices, but rather a question of brainstorming about possible and desirable ways of remodelling research and teaching communities and embracing a new paradigm. After tens of workshops, our results show clear pathways for reaching up to 50% GHG reductions and stress the importance of guided negotiations to bring out alternatives to carbonized activities. This first attempt reinforces our belief that scientific engagement is at the heart of the international development agenda and a key approach to tear down the institutional barriers that inhibit the transformation needed to achieve a more sustainable society.
Published: 2023

34. Impact of volcanic eruptions in CMIP6 decadal prediction systems: a multi-model analysis

Author: Roberto Bilbao, Panos Athanasiadis, Leon Hermanson, Juliette Mignot, Reinel Sospedra-Alfonso, Didier Swingedouw, Xian Wu, Pablo Ortega, Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputacion (BSC - CNS), Euro-Mediterranean Center on Climate Change (CMCC), Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], 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), Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma), Environment and Climate Change Canada, Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR)
Subjects: [SDE]Environmental Sciences
Abstract: In recent decades three major volcanic eruptions of different intensity have occurred: Mount Agung (1963), El Chichón (1982) and Mount Pinatubo (1991), with reported climate impacts on seasonal-to-decadal timescales and providing a high prediction potential. The Decadal Climate Prediction Project component C (DCPP-C) includes a protocol to investigate the impact of such volcanic eruptions on decadal prediction, which consists in performing initialised sets of predictions just before the three historical volcanic eruptions, but in which the volcanic aerosol forcing is excluded. The impact of the volcanic eruptions is therefore determined by comparing these new forecasts with those included in the corresponding retrospective prediction experiment DCPP-A, which include historical volcanic aerosol forcing. Here we present the results from six CMIP6 decadal prediction systems (CanESM5, CESM1, EC-Earth3, HadGEM3, IPSL-CM6A and CMCC-CM2-SR5). The global mean temperature cooling is comparable among models and consistent with previous studies. The surface temperature response pattern in the first years is similar across all the models and for the individual volcanic eruptions. At later forecast times (years 6-9), differences among the models and eruptions emerge. Preliminary results show that the volcanic eruptions impact the atmospheric and oceanic dynamics, as shown in previous studies, although some differences across models emerge, specifically on the ocean overturning and gyre circulation changes.
Published: 2022

35. Impact of increased resolution on the representation of the Canary upwelling system in climate models

Author: Adama Sylla, Emilia Sanchez Gomez, Juliette Mignot, Jorge López-Parages, Laboratoire de Physique de l'Atmosphère et de l'Océan Siméon Fongang (LPAO-SF), École Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP), Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)-Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD), Climat, Environnement, Couplages et Incertitudes [Toulouse] (CECI), Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique (CERFACS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), and Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga]
Subjects: [SDU]Sciences of the Universe [physics], General Medicine
Abstract: We investigate the representation of the Canary upwelling system (CUS) in six global coupled climate models operating at high and standard resolution as part of the High Resolution Model Intercomparison Project (HighResMIP). For this project the resolution of the ocean and/or atmosphere components was increased. The models performance in reproducing the observed CUS is assessed in terms of various upwelling indices based on SST, wind stress and sea surface height, focussing on the effect of increasing model spatial resolution. Our analysis shows that an increase of spatial resolution depends on the sub-domain of the CUS considered. Strikingly, along the Iberian Peninsula region, which is the northernmost part of the CUS, the models show lower skill at higher resolution compared to their corresponding lower resolution version in both components for all the indices analyzed in this study. On the contrary, over the southernmost part of the CUS, from the north of Morocco to the Senegalese coast, the high ocean and atmosphere resolution models simulate a more realistic upwelling than the standard resolution models, which largely differ from the range of observational estimates. These results suggest that increasing resolution is not a sufficient condition to obtain a systematic improvement in the simulation of the upwelling phenomena as represented by the indices considered here, and other model improvements notably in terms of the physical parameterizations may also play a role.
Published: 2022

36. Deep prior in variational assimilation to estimate ocean circulation without explicit regularization

Author: Filoche, Arthur, Béréziat, Dominique, Charantonis, Anastase Alexandre, Performance et Qualité des Algorithmes Numériques (PEQUAN), LIP6, Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), and Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)
Subjects: regularization, [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, [INFO.INFO-TI]Computer Science [cs]/Image Processing [eess.IV], variational data assimilation, ocean circulation, deep prior, [MATH.MATH-OC]Mathematics [math]/Optimization and Control [math.OC], twin experiment
Abstract: International audience; Many applications in geosciences require solving inverse problems to estimate the state of a physical system. Data assimilation provides a strong framework to do so when the system is partially observed and its underlying dynamics is known to some extent. In the variational flavor, it can be seen as an optimal control problem where initial conditions are the control parameters. Such problems being often ill-posed, regularization may be needed using explicit prior knowledge to enforce satisfying solution. In this work we propose to use a deep prior, a neural architecture that generates potential solution and acts as implicit regularization. The architecture is trained in an fully-unsupervised manner using the variational data assimilation cost so that gradients are backpropagated through the dynamical model and then through the neural network. To demonstrate its use, we set a twin experiment using a shallow-water toy model, where we test various variational assimilation algorithms on a ocean-like circulation estimation.
Published: 2022

37. SSH Super-Resolution using high resolution SST with a Subpixel Convolutional Residual Network

Author: Archambault, Théo, Charantonis, Anastase Alexandre, Béréziat, Dominique, Mejia, Carlos, Thiria, Sylvie, Performance et Qualité des Algorithmes Numériques (PEQUAN), LIP6, Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE), 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), and Béréziat, Dominique
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, [INFO.INFO-AI] Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], [INFO.INFO-TI] Computer Science [cs]/Image Processing [eess.IV], Super-Resolution, [INFO.INFO-TI]Computer Science [cs]/Image Processing [eess.IV], Satellite Image, [SDE]Environmental Sciences, Subpixel convolution, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: International audience; The oceans have a very important role in climate regulation due to its massive heat storage capacity. Thus, for the past decades oceans have been observed by satellites in order to better understand its dynamics. Satellites retrieve several data with various spatial resolution. For instance Sea Surface Height (SSH) is a low-resolution data field where Sea Surface Temperature (SST) can be retrieved in a much higher one. These two physical parameters are linked by a physical relation that can be learned by a Super-Resolution machine learning algorithm. In this work we present a Subpixel Convolutional Deep learning model that takes advantage of the higher resolution SST field to guide the downscaling of the SSH one. The data fields that we use are simulated by a physic based ocean model at a higher sampling rate than the satellites provide. We compared our approach with a convolutional neural network (CNN) model. Our architecture generalized well with validation performances of 3.94 cm RMSE and training performances of 2.65 cm RMSE.
Published: 2022

38. Les rivières atmosphériques de l'Antarctique

Author: Vincent Favier, Jonathan Wille, Cécile Agosta, Charles Amory, Léonard Barthélémy, Francis Codron, Élise Fourré, Irina Gorodetskaya, Gerhard Krinner, Benjamin Pohl, Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), 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), Laboratory of Climatology, Université de Liège, 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), Centre for Environmental and Marine Studies [Aveiro] (CESAM), Universidade de Aveiro, Biogéosciences [UMR 6282] (BGS), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-20-CE01-0013,ARCA,Climatologie des rivières atmosphériques en Antarctique(2020)
Subjects: [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere
Abstract: Sur une grande partie de l'Antarctique, le bilan de masse (c'est-à-dire de neige) de surface est dominé par quelques événements de précipitations extrêmes. Ces événements dépendent d'intrusions de masses d'air très humide associées à des phénomènes dénommés rivières atmosphériques en provenance de l'océan Austral. Ces rivières atmosphériques influencent fortement le climat ; pourtant, les caractéristiques, les mécanismes et les impacts associés restent mal connus en Antarctique. Nous résumons ici l'état des connaissances sur la mise en place de ces événements extrêmes et leurs impacts à la fois sur l'accumulation de neige, le réchauffement et la fonte en surface de la calotte. Over much of Antarctica, the surface mass balance (i.e. the resultant of snow fluxes at the surface of the ice sheet) is dominated by a few extreme precipitation events. It has recently been shown that these events are linked to intrusions of highly humid air masses related with atmospheric rivers traversing the Southern Ocean. These atmospheric rivers strongly influence the climate, yet their meteorological characterization and associated impacts remain poorly understood in Antarctica. We summarize here the latest research regarding the development of these extreme events and their impacts on snow accumulation, warming, and surface melt on the Antarctic ice sheet.
Published: 2022

39. Large ensemble particle filter for spatial climate reconstructions using a Linear inverse model

Author: Jebri, Beyrem, Khodri, Myriam, 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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Global and Planetary Change, [MATH.MATH-ST]Mathematics [math]/Statistics [math.ST], SIR-LIM derived spatial climate fields for the last millennium allow for uncertainty quantifications related to climate model biases, An online particle filter incorporating LIMs (SIR-LIM) overcomes the so-called proxy data assimilation "curse of dimensionality" problem, General Earth and Planetary Sciences, Environmental Chemistry, LIM trained as emulators of CMIP-class models produce realistic climate and skilful ensemble forecasts as compared to the host-based model
Abstract: International audience; Proxy records that document the last 2000 years climate provide evidences for the wide range of the natural climate variability from inter-annual to secular timescales not captured by the short window of recent direct observations. Assessing climate models ability to reproduce such natural variations is crucial to understand climate sensitivity and impacts of future climate change. Paleoclimate data assimilation (PDA) offers a powerful way to extend the short instrumental period by optimally combining the physics described by General Circulation Climate Models (GCMs) with information from available proxy records while taking into account their uncertainties. Here we present a new PDA approach based on a sequential importance resampling (SIR) particle filter that uses Linear Inverse Modeling (LIM) as an emulator of several CMIP-class GCMs. We examine in a perfect-model framework the skill of the various LIMs to forecast the dynamic of the surface temperatures and provide spatial field reconstructions over the last millennium in a SIR particle filter. Our results show that the LIMs allow for skilful ensemble forecasts at one-year lead-time based on GCMs dynamical knowledge with best prediction in the tropics and the North Atlantic. The PDA further provides a set of physically consistent spatial fields allowing robust uncertainty quantification related to climate models biases and proxy spatial sampling. Our results indicate that the LIM yields dynamical memory improving climate variability reconstructions and support the use of the LIM as a GCM44emulator in real reconstruction to propagate large ensembles of particles at low cost in SIR particle filter.
Published: 2022
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40. A Road Map to IndOOS-2: Better Observations of the Rapidly Warming Indian Ocean

Author: Bernadette M. Sloyan, V. Parvathi, Weiqing Han, Caroline C. Ummenhofer, A. S. Unnikrishnan, Matthieu Lengaigne, H. Annamalai, Yukio Masumoto, Tomoki Tozuka, M. Andres, Jérôme Vialard, Toshiaki Shinoda, Raleigh R. Hood, Mathew Koll Roxy, Ming Feng, Lisan Yu, Aneesh C. Subramanian, Lisa M. Beal, Damien Desbruyères, Peter G. Strutton, Rick Lumpkin, Jerry D. Wiggert, J. Li, Michael J. McPhaden, Tong Lee, M. Ravichandran, Lijing Cheng, Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science (RSMAS), University of Miami [Coral Gables], 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), Indian Institute of Tropical Meteorology (IITM), International CLIVAR Project Office, National Oceanography Centre (NOC), Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), 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), Centre for Southern Hemisphere Oceans Research, Hobart, Tasmania, Australia, Department of Atmospheric and Oceanic Sciences [Boulder] (ATOC), University of Colorado [Boulder], University of Maryland Center for Environmental Science (UMCES), University of Maryland System, Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA-California Institute of Technology (CALTECH), NOAA Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (AOML), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Weather forecasting, Tropics, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Weather and climate, 010502 geochemistry & geophysics, computer.software_genre, 01 natural sciences, Deep sea, 13. Climate action, Climatology, Environmental science, Ecosystem, Climate model, 14. Life underwater, Road map, computer, Productivity, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: The Indian Ocean Observing System (IndOOS), established in 2006, is a multinational network of sustained oceanic measurements that underpin understanding and forecasting of weather and climate for the Indian Ocean region and beyond. Almost one-third of humanity lives around the Indian Ocean, many in countries dependent on fisheries and rain-fed agriculture that are vulnerable to climate variability and extremes. The Indian Ocean alone has absorbed a quarter of the global oceanic heat uptake over the last two decades and the fate of this heat and its impact on future change is unknown. Climate models project accelerating sea level rise, more frequent extremes in monsoon rainfall, and decreasing oceanic productivity. In view of these new scientific challenges, a 3-yr international review of the IndOOS by more than 60 scientific experts now highlights the need for an enhanced observing network that can better meet societal challenges, and provide more reliable forecasts. Here we present core findings from this review, including the need for 1) chemical, biological, and ecosystem measurements alongside physical parameters; 2) expansion into the western tropics to improve understanding of the monsoon circulation; 3) better-resolved upper ocean processes to improve understanding of air–sea coupling and yield better subseasonal to seasonal predictions; and 4) expansion into key coastal regions and the deep ocean to better constrain the basinwide energy budget. These goals will require new agreements and partnerships with and among Indian Ocean rim countries, creating opportunities for them to enhance their monitoring and forecasting capacity as part of IndOOS-2.
Published: 2020

41. Inter-annual variability and skill of tropical rainfall and SST in APCC seasonal forecast models

Author: A. Ramu Dandi, Gangiredla Srinivas, K. Koteswara Rao, Srinivas Desamsetti, Prasanth A. Pillai, Jasti S. Chowdary, M. Nageswararao, Indian Institute of Tropical Meteorology (IITM), National Centre for Medium Range Weather Forecast, Ministry of Earth Sciences [India], 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), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), University Corporation for Atmospheric Research (UCAR), 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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: Monsoon of South Asia, Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Sea surface temperature, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], El Niño Southern Oscillation, 010502 geochemistry & geophysics, Monsoon, 01 natural sciences, El Niño, 13. Climate action, Boreal summer monsoon, Climatology, Spatial ecology, Environmental science, Hindcast, East Asian Monsoon, Inter-annual variability, 0105 earth and related environmental sciences, Teleconnection
Abstract: International audience; The present study explored the performance of the current coupled models obtained from the Asia Pacific Economic Cooperation (APEC) Climate Centre (APCC) in representing the tropical Indo-Pacific sea surface temperature (SST) and rainfall during boreal summer season (June through September; JJAS). We have used the retrospective/hindcast runs for 28 years from 1983 to 2010 initialized in May. The mean SST bias in the tropical Indo-Pacific Oceans showed large diversity among the models in JJAS. In the case of the rainfall, most of the models displayed a strong dry bias over the major continental regions and wet biases over the tropical oceans. The majority of the models simulated the Inter-annual variability (IAV) of JJAS rainfall and SST reasonably well over the equatorial Pacific region, where the models are close to observed IAV and maximum signal to noise ratio (SNR). It is found that the models display, low IAV of rainfall and SST over the Indian Ocean with low SNR values, resulting in less predictive skill as compared to the tropical Pacific region. Similarly, all models showed a higher skill in summer rainfall prediction over the oceanic regions compared to the Asian land region, where SNR is very low. Further analysis suggested that the models have greater skill in predicting El Niño-Southern Oscillation (ENSO). The category wise analysis showed that models could predict 60–70% of the extreme ENSO events, but the normal events are represented only by 50%. It is noted that the models predict many false alarms for El Niño resulting in a higher frequency of El Niño occurrence. This is mainly responsible for stronger ENSO and the Asian Monsoon teleconnections in the models than in the observations. Meanwhile, the category wise rainfall skill for extended Indian monsoon region (EMR) displayed 50–60% accuracy for the extreme monsoon years and is around 50% for normal years. However, models such as CCSM3, CFSV2, and CANCM3 have displayed higher rainfall skills over EMR as compared to the other models possibly due to better representation of teleconnections spatial patterns between EMR rainfall and SST anomalies over Indo-Pacific Oceans.
Published: 2020

42. Historically-based run-time bias corrections substantially improve model projections of 100 years of future climate change

Author: Gerhard Krinner, Viatcheslav Kharin, John F. Scinocca, Francis Codron, Romain Roehrig, Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma), Environment and Climate Change Canada, Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement PROTECT No 869304, Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), 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 - 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)-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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: QE1-996.5, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Atmospheric models, Climate change, Context (language use), [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Geology, Atmospheric model, Future climate, 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, Environmental sciences, 13. Climate action, Climate impact, Econometrics, General Earth and Planetary Sciences, Environmental science, Climate model, Bias correction, GE1-350, 0105 earth and related environmental sciences, General Environmental Science
Abstract: Climate models and/or their output are usually bias-corrected for climate impact studies. The underlying assumption of these corrections is that climate biases are essentially stationary between historical and future climate states. Under very strong climate change, the validity of this assumption is uncertain, so the practical benefit of bias corrections remains an open question. Here, this issue is addressed in the context of bias correcting the climate models themselves. Employing the ARPEGE, LMDZ and CanAM4 atmospheric models, we undertook experiments in which one centre’s atmospheric model takes another centre’s coupled model as observations during the historical period, to define the bias correction, and as the reference under future projections of strong climate change, to evaluate its impact. This allows testing of the stationarity assumption directly from the historical through future periods for three different models. These experiments provide evidence for the validity of the new bias-corrected model approach. In particular, temperature, wind and pressure biases are reduced by 40–60% and, with few exceptions, more than 50% of the improvement obtained over the historical period is on average preserved after 100 years of strong climate change. Below 3 °C global average surface temperature increase, these corrections globally retain 80% of their benefit.
Published: 2020

43. En el postprint el titulo es: Climate models underpredict North Atlantic atmospheric circulation changes

Author: Wolfgang A. Müller, Leon Hermanson, Reinel Sospedra-Alfonso, Stephen Yeager, Adam A. Scaife, Holger Pohlmann, Gokhan Danabasoglu, Roberto Bilbao, William J. Merryfield, Masahide Kimoto, Jon Robson, Pablo Ortega, Leonard Borchert, Rosie Eade, Paolo Ruggieri, Klaus Pankatz, Victor Estella-Perez, Ingo Bethke, Dario Nicolì, Yiguo Wang, Simon Wild, Kameswarrao Modali, Takashi Mochizuki, Doug Smith, Alessio Bellucci, Xiaosong Yang, Nick Dunstone, Noel Keenlyside, Francois Counillon, Liping Zhang, Paul-Arthur Monerie, Viatcheslav Kharin, Simona Flavoni, Juliette Mignot, Panos Athanasiadis, Didier Swingedouw, Thomas L. Delworth, Louis-Philippe Caron, Francisco J. Doblas-Reyes, Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences [Exeter] (EMPS), University of Exeter, Centro Euro-Mediterraneo per i Cambiamenti Climatici [Bologna] (CMCC), Bjerknes Centre for Climate Research (BCCR), Department of Biological Sciences [Bergen] (BIO / UiB), University of Bergen (UiB)-University of Bergen (UiB), Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputacion (BSC - CNS), 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 - 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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), Nansen Environmental and Remote Sensing Center [Bergen] (NERSC), National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR), NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma), Environment and Climate Change Canada, Atmosphere and Ocean Research Institute [Kashiwa-shi] (AORI), The University of Tokyo (UTokyo), Department of Earth and Planetary Sciences [Fukuoka], Kyushu University [Fukuoka], Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), Max-Planck-Gesellschaft, Deutscher Wetterdienst [Offenbach] (DWD), Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Project: 776613,Fighting and adapting to climate change,H2020-EU.3.5.1,EUCP(2017), European Project: 727852,Blue-Action(2016), 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), Kyushu University, Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Barcelona Supercomputing Center, Smith D.M., Scaife A.A., Eade R., Athanasiadis P., Bellucci A., Bethke I., Bilbao R., Borchert L.F., Caron L.-P., Counillon F., Danabasoglu G., Delworth T., Doblas-Reyes F.J., Dunstone N.J., Estella-Perez V., Flavoni S., Hermanson L., Keenlyside N., Kharin V., Kimoto M., Merryfield W.J., Mignot J., Mochizuki T., Modali K., Monerie P.-A., Muller W.A., Nicoli D., Ortega P., Pankatz K., Pohlmann H., Robson J., Ruggieri P., Sospedra-Alfonso R., Swingedouw D., Wang Y., Wild S., Yeager S., Yang X., and Zhang L.
Subjects: 010504 meteorology & atmospheric sciences, Atmospheric circulation, Climatologia -- Models matemàtics, SEASONAL PREDICTIONS, ATMOSPHERIC CIRCULATION, DECADAL PREDICTION, OSCILLATION, VARIABILITY, SKILL, CMIP5, NAO, INITIALIZATION, UNCERTAINTY, Climate change, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Climatology--Computer programs, 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, Climate models, Predictable signal, Simulació per ordinador, Projection of climate change, Precipitation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, Desenvolupament humà i sostenible [Àrees temàtiques de la UPC], Decadal predictions, Multidisciplinary, Mode (statistics), Variance (land use), Computer simulation, Climatic changes, 13. Climate action, North Atlantic oscillation, Climatology, North Atlantic atmospheric circulation, Environmental science, Errors-in-variables models, Climate model
Abstract: Quantifying signals and uncertainties in climate models is essential for the detection, attribution, prediction and projection of climate change1,2,3. Although inter-model agreement is high for large-scale temperature signals, dynamical changes in atmospheric circulation are very uncertain4. This leads to low confidence in regional projections, especially for precipitation, over the coming decades5,6. The chaotic nature of the climate system7,8,9 may also mean that signal uncertainties are largely irreducible. However, climate projections are difficult to verify until further observations become available. Here we assess retrospective climate model predictions of the past six decades and show that decadal variations in North Atlantic winter climate are highly predictable, despite a lack of agreement between individual model simulations and the poor predictive ability of raw model outputs. Crucially, current models underestimate the predictable signal (the predictable fraction of the total variability) of the North Atlantic Oscillation (the leading mode of variability in North Atlantic atmospheric circulation) by an order of magnitude. Consequently, compared to perfect models, 100 times as many ensemble members are needed in current models to extract this signal, and its effects on the climate are underestimated relative to other factors. To address these limitations, we implement a two-stage post-processing technique. We first adjust the variance of the ensemble-mean North Atlantic Oscillation forecast to match the observed variance of the predictable signal. We then select and use only the ensemble members with a North Atlantic Oscillation sufficiently close to the variance-adjusted ensemble-mean forecast North Atlantic Oscillation. This approach greatly improves decadal predictions of winter climate for Europe and eastern North America. Predictions of Atlantic multidecadal variability are also improved, suggesting that the North Atlantic Oscillation is not driven solely by Atlantic multidecadal variability. Our results highlight the need to understand why the signal-to-noise ratio is too small in current climate models10, and the extent to which correcting this model error would reduce uncertainties in regional climate change projections on timescales beyond a decade. DMS, AAS, NJD, LH and RE were supported by the Met Office Hadley Centre Climate Programme funded by BEIS and Defra and by the European Commission Horizon 2020 EUCP project (GA 776613). FJDR, LPC, SW and RB also acknowledge the support from the EUCP project (GA 776613) and from the Ministerio de Econom´ıa y Competitividad (MINECO) as part of the CLINSA project (Grant No. CGL2017-85791-R). SW received funding from the innovation programme under the Marie Sk´lodowska-Curie grant agreement H2020-MSCA-COFUND-2016-754433 and PO from the Ramon y Cajal senior tenure programme of MINECO. The EC-Earth simulations were performed on Marenostrum 4 (hosted by the Barcelona Supercomputing Center, Spain) using Auto-Submit through computing hours provided by PRACE.WAM, HP, KMand KP were supported by the German FederalMinistry for Education and Research (BMBF) project MiKlip (grant 01LP1519A). NK, IB, FC and YW were supported by the Norwegian Research Council projects SFE (grant 270733) the Nordic Center of excellent ARCPATH (grant 76654) and the Trond Mohn Foundation, under the project number : BFS2018TMT01 and received grants for computer time from the Norwegian Program for supercomputing (NOTUR2, NN9039K) and storage grants (NORSTORE, NS9039K). JM, LFB and DS are supported by Blue-Action (European Union Horizon 2020 research and innovation program, Grant Number: 727852) and EUCP (European Union Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement no 776613) projects. The National Center for Atmospheric Research (NCAR) is a major facility sponsored by the US National Science Foundation (NSF) under Cooperative Agreement No. 1852977. NCAR contribution was partially supported by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Climate Program Office under Climate Variability and Predictability Program Grant NA13OAR4310138 and by the US NSF Collaborative Research EaSM2 Grant OCE-1243015.
Published: 2020

44. Presentation and Evaluation of the IPSL-CM6A-LR Climate Model

Author: Boucher, Olivier, Servonnat, Jérôme, Albright, Anna Lea, Aumont, Olivier, Balkanski, Yves, Bastrikov, Vladislav, Bekki, Slimane, Bonnet, Rémy, Bony, Sandrine, Bopp, Laurent, Braconnot, Pascale, Brockmann, Patrick, Cadule, Patricia, Caubel, Arnaud, Cheruy, Frédérique, Codron, Francis, Cozic, Anne, Cugnet, David, d'Andrea, Fabio, Davini, Paolo, de Lavergne, Casimir, Denvil, Sébastien, Deshayes, Julie, Devilliers, Marion, Ducharne, Agnès, Dufresne, Jean-Louis, Dupont, Eliott, Éthé, Christian, Fairhead, Laurent, Falletti, Lola, Flavoni, Simona, Foujols, Marie-Alice, Gardoll, Sébastien, Gastineau, Guillaume, Ghattas, Josefine, Grandpeix, Jean-Yves, Guenet, Bertrand, Guez, Lionel, Guilyardi, Éric, Guimberteau, Matthieu, Hauglustaine, Didier, Hourdin, Frédéric, Idelkadi, Abderrahmane, Joussaume, Sylvie, Kageyama, Masa, Khodri, Myriam, Krinner, Gerhard, Lebas, Nicolas, Levavasseur, Guillaume, Lévy, Claire, Li, Laurent, Lott, François, Lurton, Thibaut, Luyssaert, Sebastiaan, Madec, Gurvan, Madeleine, Jean-Baptiste, Maignan, Fabienne, Marchand, Marion, Marti, Olivier, Mellul, Lidia, Meurdesoif, Yann, Mignot, Juliette, Musat, Ionela, Ottle, Catherine, Peylin, Philippe, Planton, Yann, Polcher, Jan, Rio, Catherine, Rochetin, Nicolas, rousset, clement, Rousset, Clément, Sepulchre, Pierre, Sima, Adriana, Swingedouw, Didier, Thiéblemont, Rémi, Traore, Abdoul Khadre, Vancoppenolle, Martin, Vial, Jessica, Vialard, Jérôme, Viovy, Nicolas, Vuichard, Nicolas, Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Modelling the Earth Response to Multiple Anthropogenic Interactions and Dynamics (MERMAID), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), 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), Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), 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)), 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 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), STRATO - LATMOS, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-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)-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), Modélisation du climat (CLIM), Calcul Scientifique (CALCULS), Océan et variabilité du climat (VARCLIM), Istituto di Scienze dell'Atmosfera e Del Clima [Torino] (isac), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation des Surfaces et Interfaces Continentales (MOSAIC), Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA), 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 - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), ANR-17-EURE-0006,IPSL-CGS,IPSL Climate graduate school(2017), ANR-15-JCLI-0004,GOTHAM,Globally Observed Teleconnections and their role and representation in Hierarchies of Atmospheric Models(2015), 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), ANR-13-MONU-0008,CONVERGENCE,Convergence en Science du Climat à l'ère du Big Data et des challenges de l'Exascale.(2013), ANR-18-MPGA-0001,ARCHANGE,Changement climatique et Arctique et circulation océanique globale(2018), European Project: 641816,H2020,H2020-SC5-2014-two-stage,CRESCENDO(2015), Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-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)-Université Paris-Saclay-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Sorbonne Université (SU), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-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), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), UMR 5805 Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (EPOC), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU)-École pratique des hautes études (EPHE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), MOSAIC (MOSAIC), Institut FRESNEL (FRESNEL), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo France, Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE), École pratique des hautes études (EPHE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-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 Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-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), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), 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)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Université 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), Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), 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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Subjects: 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, 010502 geochemistry & geophysics, climate model, IPSL‐CM6A‐LR, 01 natural sciences, Carbon cycle, lcsh:Oceanography, climate metrics, Range (statistics), SDG 13 - Climate Action, Environmental Chemistry, lcsh:GC1-1581, Precipitation, lcsh:Physical geography, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, CMIP6, 0105 earth and related environmental sciences, [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph], [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Global and Planetary Change, Coupled model intercomparison project, Intertropical Convergence Zone, 13. Climate action, [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, Climatology, Middle latitudes, General Earth and Planetary Sciences, Environmental science, Climate sensitivity, climate sensitivity, Climate model, lcsh:GB3-5030, IPSL-CM6A-LR
Abstract: International audience This study presents the global climate model IPSL-CM6A-LR developed at Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL) to study natural climate variability and climate response to natural and anthropogenic forcings as part of the sixth phase of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6). This article describes the different model components, their coupling, and the simulated climate in comparison to previous model versions. We focus here on the representation of the physical climate along with the main characteristics of the global carbon cycle. The model's climatology, as assessed from a range of metrics (related in particular to radiation, temperature, precipitation, and wind), is strongly improved in comparison to previous model versions. Although they are reduced, a number of known biases and shortcomings (e.g., double Intertropical Convergence Zone [ITCZ], frequency of midlatitude wintertime blockings, and El Niño–Southern Oscillation [ENSO] dynamics) persist. The equilibrium climate sensitivity and transient climate response have both increased from the previous climate model IPSL-CM5A-LR used in CMIP5. A large ensemble of more than 30 members for the historical period (1850–2018) and a smaller ensemble for a range of emissions scenarios (until 2100 and 2300) are also presented and discussed.
Published: 2020

45. Robust but weak winter atmospheric circulation response to future Arctic sea ice loss

Author: D. M. Smith, R. Eade, M. B. Andrews, H. Ayres, A. Clark, S. Chripko, C. Deser, N. J. Dunstone, J. García-Serrano, G. Gastineau, L. S. Graff, S. C. Hardiman, B. He, L. Hermanson, T. Jung, J. Knight, X. Levine, G. Magnusdottir, E. Manzini, D. Matei, M. Mori, R. Msadek, P. Ortega, Y. Peings, A. A. Scaife, J. A. Screen, M. Seabrook, T. Semmler, M. Sigmond, J. Streffing, L. Sun, A. Walsh, Barcelona Supercomputing Center, Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], Department of Meteorology [Reading], University of Reading (UOR), Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique (CERFACS), National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR), Universitat de Barcelona (UB), 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), Norwegian Meteorological Institute [Oslo] (MET), Institute of Atmospheric Physics [Beijing] (IAP), Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS), Alfred Wegener Institute [Potsdam], Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputacion (BSC - CNS), Department of Earth System Science [Irvine] (ESS), University of California [Irvine] (UC Irvine), University of California (UC)-University of California (UC), Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), Max-Planck-Gesellschaft, Research Institute for Applied Mechanics [Fukuoka] (RIAM), Kyushu University, College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences [Exeter] (EMPS), University of Exeter, Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma), Environment and Climate Change Canada, Department of Atmospheric Science [Fort Collins], Colorado State University [Fort Collins] (CSU), European Project: 727852,Blue-Action(2016), and European Project: 727862,APPLICATE
Subjects: Atmospheric dynamics, Multidisciplinary, Sea ice--Arctic regions, Science, General Physics and Astronomy, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], General Chemistry, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Climate Action, Atmospheric circulation, Environmental health, North Atlantic oscillation, Simulació per ordinador, Enginyeria agroalimentària::Ciències de la terra i de la vida [Àrees temàtiques de la UPC], Climate and Earth system modelling
Abstract: The possibility that Arctic sea ice loss weakens mid-latitude westerlies, promoting more severe cold winters, has sparked more than a decade of scientific debate, with apparent support from observations but inconclusive modelling evidence. Here we show that sixteen models contributing to the Polar Amplification Model Intercomparison Project simulate a weakening of mid-latitude westerlies in response to projected Arctic sea ice loss. We develop an emergent constraint based on eddy feedback, which is 1.2 to 3 times too weak in the models, suggesting that the real-world weakening lies towards the higher end of the model simulations. Still, the modelled response to Arctic sea ice loss is weak: the North Atlantic Oscillation response is similar in magnitude and offsets the projected response to increased greenhouse gases, but would only account for around 10% of variations in individual years. We further find that relationships between Arctic sea ice and atmospheric circulation have weakened recently in observations and are no longer inconsistent with those in models. D.M.S., R.E., L.H., L.S.G., T.J., T.S., X.L., and P.O. were supported by the EU H2020 APPLICATE project (GA727862). The Met Office contribution was also supported by the Met Office Hadley Centre Climate Programme funded by BEIS and Defra and by the UK-China Research and Innovation Partnership Fund through the Met Office Climate Science for Service Partnership (CSSP) China as part of the Newton Fund. J.A.S was supported by NERC grants NE/P006760/1, NE/R005125/1 and NE/V005855/1. G.M and Y.P. were supported by the US Department of Energy, grant number DE-SC0019407. L.S.G was also supported by the Research council of Norway INES project (270061), and the Norwegian e-infrastructure for Research and Education (UNINETT Sigma2) through projects NN2345K, NS2345K and NS9034K. E.M. and D.M. acknowledge the support of the German Federal Ministry of Education and Research through the JPI Climate/JPI Oceans NextG-Climate Science-ROADMAP (FKZ: 01LP2002A) project and of the European Union’s Horizon 2020 Programme through the Blue-Action Project (GA727852); and the use of resources from the DKRZ bm0966 and bm1190 projects. C. Deser acknowledges support from the National Center for Atmospheric Research, which is a major facility sponsored by the US National Science Foundation under cooperative agreement 1852977. M.M. was supported by MEXT through the Integrated Research Program for Advancing Climate Models (JPMXD0717935457) and ArCS II (JPMXD1420318865) programs, and by the Environment Research and Technology Development Fund (JPMEERF20192004). J.G.-S. and P.O. were supported by the Spanish Ramón y Cajal’ programme (RYC-2016-21181, RYC-2016-22772). B.H. was jointly funded by the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. XDA19070404) and the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 42030602, 91837101). G.G. was supported by the EU H2020 Blue–Action (GA727852) project and uses the HPC resources of TGCC under the allocations 2018-R0040110492 and 2019-A0060107732 made by GENCI. J.S. acknowledges the project L4 of the Collaborative Research Centre TRR 181 Energy Transfers in Atmosphere and Ocean funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) under Project 274762653. Peer Reviewed "Article signat per 31 autors/es: D. M. Smith, R. Eade, M. B. Andrews, H. Ayres, A. Clark, S. Chripko, C. Deser, N. J. Dunstone, J. García-Serrano, G. Gastineau, L. S. Graff, S. C. Hardiman, B. He, L. Hermanson, T. Jung, J. Knight, X. Levine, G. Magnusdottir, E. Manzini, D. Matei, M. Mori, R. Msadek, P. Ortega, Y. Peings, A. A. Scaife, J. A. Screen, M. Seabrook, T. Semmler, M. Sigmond, J. Streffing, L. Sun & A. Walsh "
Published: 2022

46. Correction to: Persistent freshening of the Arctic Ocean and changes in the North Atlantic salinity caused by Arctic sea ice decline

Author: Hui Li, Alexey V. Fedorov, National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR), 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), Department of Geology and Geophysics [New Haven], and Yale University [New Haven]
Subjects: Atmospheric Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics]
Abstract: International audience
Published: 2022

47. Pacific Decadal Oscillation modulates the Arctic sea-ice loss influence on the midlatitude atmospheric circulation in winter

Author: Amélie Simon, Guillaume Gastineau, Claude Frankignoul, Vladimir Lapin, Pablo Ortega, 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), Instituto Dom Luiz, Universidade de Lisboa = University of Lisbon (ULISBOA), and Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputacion (BSC - CNS)
Subjects: Atmospheric Science, [SDE]Environmental Sciences
Abstract: The modulation of the winter impacts of Arctic sea-ice loss by the Pacific Decadal Oscillation (PDO) is investigated in the IPSL-CM6A-LR ocean–atmosphere general circulation model. Ensembles of simulations are performed with constrained sea-ice concentration following the Polar Amplification Model Intercomparison Project (PAMIP) and initial conditions sampling warm and cold phases of the PDO. Using a general linear model, we estimate the simulated winter impact of sea-ice loss, PDO and their combined effects. On the one hand, a negative North Atlantic Oscillation (NAO)-like pattern appears in response to sea-ice loss together with a modest deepening of the Aleutian Low. On the other hand, a warm PDO phase induces a large positive Pacific–North America pattern, as well as a small negative Arctic Oscillation pattern. Both sea-ice loss and warm PDO responses are associated with a weakening of the poleward flank of the eddy-driven jet, an intensification of the subtropical jet and a weakening of the stratospheric polar vortex. These effects are partly additive; the warm PDO phase therefore enhances the response to sea-ice loss, while the cold PDO phase reduces it. However, the effects of PDO and sea-ice loss are also partly non-additive, with the interaction between both signals being slightly destructive. This results in small damping of the PDO teleconnections under sea-ice loss conditions, especially in the stratosphere. The sea-ice loss responses are compared to those obtained with the same model in atmosphere-only simulations, where sea-ice loss does not significantly alter the stratospheric polar vortex.
Published: 2022

48. Combination of Decadal Predictions and Climate Projections in Time: Challenges and Potential Solutions

Author: D. J. Befort, L. Brunner, L. F. Borchert, C. H. O’Reilly, J. Mignot, A. P. Ballinger, G. C. Hegerl, J. M. Murphy, A. Weisheimer, Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics [Oxford] (AOPP), University of Oxford, Institute for Atmospheric and Climate Science [Zürich] (IAC), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), 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)), 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), Department of Meteorology [Reading], University of Reading (UOR), School of Geosciences [Edinburgh], University of Edinburgh, Met Office Hadley Centre for Climate Change (MOHC), United Kingdom Met Office [Exeter], European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), ANR-20-ERC9-0001,HARMONY,HARMONY : Exploiter la puissance des nouveaux modèles climatiques pour la société(2020), and European Project: 776613,Fighting and adapting to climate change,H2020-EU.3.5.1,EUCP(2017)
Subjects: Geophysics, climate projections, [SDU]Sciences of the Universe [physics], seamless prediction, General Earth and Planetary Sciences, [SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences, decadal predictions, calibration, weighting
Abstract: This study presents an approach to provide seamless climate information by concatenating decadal climate predictions and climate projections in time. Results for near-surface air temperature over 29 regions indicate that such an approach has potential to provide meaningful information but can also introduce significant inconsistencies. Inconsistencies are often most pronounced for relatively extreme quantiles of the CMIP6 multi-model ensemble distribution, whereas they are generally smaller and mostly insignificant for quantiles close to the median. The regions most affected are the North Atlantic, Greenland and Northern Europe. Two potential ways to reduce inconsistencies are discussed, including a simple calibration method and a weighting approach based on model performance. Calibration generally reduces inconsistencies but does not eliminate all of them. The impact of model weighting is minor, which is found to be linked to the small size of the decadal climate prediction ensemble, which in turn limits the applicability of that method., Geophysical Research Letters, 49 (15), ISSN:0094-8276, ISSN:1944-8007
Published: 2022

49. Study of the climate variability and the role of volcanism in the North Atlantic-Mediterranean sector during the last millennium

Author: Feng, Yang, STAR, ABES, Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), 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)), 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), Sorbonne Université, Myriam Khodri-Chouchou, and Laurent Li
Subjects: [SDU.STU.CL] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, Volcanism, [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, Variabilité climatique, NAO, [SDU.STU] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences, [SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences, Last millennium, Volcanisme, Climate variability, ONA, Dernier millénaire, IPSL-CM6A-LR
Abstract: The PhD work aims at studying the role of volcanism in influencing winter climate variability (especially, NAO) over the North Atlantic-Mediterranean sector at inter-annual scale. The first part is devoted to characterizing the simulated NAO signal in winters following stratospheric volcanic eruptions using three long transient simulations of the past millennium (500-1849 CE) by IPSL-CM6A-LR in the frame of PMIP4. The robustness and sensitivity of the response related to the latitude, season and strength of the eruptions are also explored. The second part extends further to decrypt the physical mechanism regarding different components of volcanic radiative forcing (the surface cooling and stratospheric warming). The work focuses on three 25-members ensemble simulations by IPSL-CM6A-LR following the VolMIP protocol for the well observed Mt. Pinatubo tropical eruption (Philippines, June 1991). Sensitivity experiments indicate that the surface positive NAO signature in our model experiments is primarily attributable to heating in the lower tropical stratosphere which generates stronger subtropical zonal winds through the thermal wind balance and accelerates the polar vortex. Stationary planetary wave propagations are also playing indispensable modulations effects., La thèse vise à étudier le rôle du volcanisme ainsi ses impacts sur la variabilité climatique hivernale (spécialement l'ONA) dans le secteur Atlantique Nord-Méditerranée à l'échelle interannuelle. La première partie est consacrée à la caractérisation du signal d'ONA en hiver à la suite d'éruptions volcaniques stratosphériques grâce à trois simulations transitoires du dernier millénaire (500-1849 CE) par IPSL-CM6A-LR dans le cadre de PMIP4. La robustesse et la sensibilité de réponse liée à la latitude, la saison et la magnitude des éruptions sont ainsi explorées. La deuxième partie étend plus loin pour décrypter le mécanisme concernant différentes composantes radiatives du forçage volcanique (le refroidissement de la surface et le réchauffement du stratosphère). Le travail est axé sur trois 25-membres ensembles de simulation par IPSL-CM6A-LR suivant le protocole VolMIP sur l'éruption tropicale Mt. Pinatubo (Philippines, juin 1991), la meilleure observée. Les expériences de sensibilité indiquent que la signature d’ONA positive de surface dans nos expériences de modèle est principalement attribuée au réchauffement dans la basse stratosphère tropicale qui génère des vents zonaux subtropicaux plus forts à travers le bilan de vent thermique et accélère le vortex polaire. Les propagations d'ondes planétaires stationnaires jouent également des effets de modulations indispensables.
Published: 2022

50. Slowdown and Recovery of the Atlantic Meridional Overturning Circulation and a Persistent North Atlantic Warming Hole Induced by Arctic Sea Ice Decline

Author: Brady S. Ferster, Amélie Simon, Alexey Fedorov, Juliette Mignot, Eric Guilyardi, 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), Department of Earth and Planetary Sciences [New Haven], Yale University [New Haven], ANR-18-MPGA-0001,ARCHANGE,Changement climatique et Arctique et circulation océanique globale(2018), European Project: 727852,Blue-Action(2016), and European Project: 776613,Fighting and adapting to climate change,H2020-EU.3.5.1,EUCP(2017)
Subjects: Geophysics, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Arctic sea ice, subpolar North Atlantic, NAO, General Earth and Planetary Sciences, AMOC
Abstract: International audience; We investigate the impact of Arctic sea ice loss on the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) and North Atlantic climate in a coupled general circulation model (IPSL-CM5A2) perturbation experiment, wherein Arctic sea ice is reduced until reaching an equilibrium of an ice-free summer. After several decades we observe AMOC weakening caused by reduced dense water formation in the Iceland basin due to the warming of surface waters, and later compensated by intensification of dense water formation in the Western Subpolar North Atlantic. Consequently, AMOC slightly weakens in deep, dense waters but recovers through shallower, less dense waters overturning. In parallel, wind-driven intensification and southeastward expansion of the subpolar gyre cause a depth-extended cold anomaly ∼2°C around 50°N that resembles the North Atlantic "warming hole." We conclude that compensating dense water formations drive AMOC changes following sea ice retreat and that a warming hole can develop independently of the AMOC modulation.
Published: 2022

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