Study of the causes and eff ects of the Atlantic Meridional Overturning Circulationn
Etude des causes et effets de la circulation méridienne de retournement Atlantique
Résumé
In the first part of this thesis, we study the influence of the Southern Annular Mode (SAM) onto the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) in a control simulation with the IPSLCM4 model. We show that a positive phase of the SAM, corresponding to an intensification of the Westerlies south of 45 ̊S, leads to an acceleration of the AMOC after 8 years, via an atmospheric teleconnection, which is likely to be model-dependent. We also find a link between the SAM and the AMOC at a multidecadal time scale. Positive salt anomalies, created by a positive SAM, enter the South Atlantic from the Drake Passage and, more importantly, via the Aghulas leakage; they propagate northward, eventually reaching the northern North Atlantic where they decrease the vertical stratification and thus increase the AMOC. In the second part of this thesis, we study to what extent the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) reflects the AMOC fluctuations, and what are the other signals that influence it in natural climate variability conditions and with the external forcings of the 20th century. We use a dynamical filter, based on linear inverse modeling (LIM), to decompose the North Atlantic sea surface temperature (SST) field into a global trend, an El Nino Southern Oscillation-related part (ENSO), a part associated with Pacific decadal variability and a residual. In the historical simulation with the IPSLCM5 climate model, removing the global trend from the AMO with LIM yields to better correlations with the AMOC than removing a linear trend or the global mean SST. We also find that removing the ENSO-related part from the AMO with LIM leads to small changes, and even better correlations with the AMOC. Additionaly removing the signal associated to Pacific decadal variability leads to considerable changes in the AMO, which becomes much less correlated to the AMOC. The robustness of these results is demonstrated by performing the LIM decomposition in control simulations with five different climate models. Besides, the LIM filter is applied to SST observations. Finally, we briefly study the impact of the volcanic forcing onto the links between the AMO and the AMOC in a simulation of the last millenium with the IPSLCM4 climate model.
Nous étudions d'abord l'influence du mode annulaire Sud (SAM) sur la circulation méridienne de retournement Atlantique (AMOC) dans une simulation de contrôle avec IPSLCM4. Une phase positive du SAM, correspondant à une intensification des vents d'Ouest soufflant au Sud de 45° S, entraîne après 8 ans une accélération de l'AMOC, via une téléconnection atmosphérique peu réaliste. Une accélération de l'AMOC suit de 70 ans une phase positive du SAM, due à la propagation d'anomalies de sel du Sud vers le Nord de l'Atlantique. Ensuite, nous étudions dans quelle mesure l'Oscillation Multidécennale Atlantique (AMO) reflète les fluctuations de l'AMOC. Nous utilisons un filtre basé sur un modèle linéaire inverse (LIM) pour décomposer la température de surface de l'océan (SST) Atlantique Nord en une partie liée à la dérive globale, une à El Nino (ENSO), une à la variabilité de basse fréquence du Pacifique, et un résidu. Dans la simulation historique de IPSLCM5, enlever la dérive globale de l'AMO avec LIM induit de meilleures corrélations avec l'AMOC que lorsque ce signal est soustrait par une dérive linéaire. Enlever l'influence de ENSO de l'AMO améliore très légérement ses corrélations avec l'AMOC, tandis qu'enlever la variabilité de basse fréquence du Pacifique les dégrade. La robustesse de ces résultats est vérifiée dans des simulations de contrôle avec 5 modèles. Cette déconstruction de l'AMO est aussi effectuée dans les observations. Enfin, l'impact du forçage volcanique sur les liens AMO-AMOC est étudié dans une simulation du dernier millénaire avec IPSLCM4.
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