Padrões de circulação associados às tendências nos padrões de variabilidade da temperatura no verão na América do Norte

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12536 (2023) Citar este artigo

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Este estudo melhora a compreensão dos padrões de circulação associados às tendências regionais de temperatura, caracterizando os padrões de variabilidade da temperatura boreal no verão na América do Norte usando a análise de componentes principais do modo S rotacionado. Analisamos conjuntos de dados observacionais de temperatura de 2 m em grade e o conjunto de dados de reanálise de temperatura ERA5 para examinar os padrões climáticos associados às tendências de longo prazo e à variabilidade interanual dos padrões de variabilidade de temperatura na América do Norte. A nossa análise revelou tendências significativas entre alguns padrões classificados de variabilidade de temperatura dos verões de 1979 a 2022, com amplitudes interanuais (ou seja, um afastamento do estado médio) sinalizando em direção ao regime quente. A anomalia da circulação anticiclônica nas regiões de temperatura coerente associadas à Groenlândia/nordeste do Canadá e ao Alasca, respectivamente, está ligada a um aumento na advecção de ar quente e temperaturas acima da média, enquanto a circulação ciclônica sobre a costa nordeste do Pacífico melhorou a advecção e a temperatura do ar quente. aumenta na região coerente que compreende a porção noroeste da América do Norte. O aumento das temperaturas médias globais da terra e dos oceanos está fortemente associado ao aumento a longo prazo da amplitude das circulações atmosféricas associadas aos regimes quentes em partes da América do Norte. Na escala de tempo interanual, o aumento da temperatura na Groenlândia/nordeste do Canadá está fortemente associado à fase negativa da Oscilação Ártica. Estas descobertas destacam os efeitos moduladores do aumento da temperatura global e do aquecimento do Oceano Pacífico tropical ocidental na amplitude crescente das circulações associadas aos regimes quentes na América do Norte. Os nossos resultados indicam ainda que o aumento das circulações anticiclónicas sobre o Árctico contribui para quase 68% da redução observada na extensão do gelo marinho.

As tendências climáticas são um aspecto fundamental da investigação climática, pois servem como indicadores valiosos das alterações climáticas1,2. Contudo, as alterações climáticas também podem manifestar-se como alterações abruptas no estado médio do clima, que podem persistir durante várias décadas3. As tendências climáticas, tais como o aumento observado na temperatura da Terra e o aquecimento da parte superior do oceano, demonstraram ser em grande parte causadas por forçantes antropogénicas4,5. Esta influência humana no sistema climático pode alterar a frequência e/ou força dos padrões climáticos, levando a mudanças na variabilidade climática diária6. Por outro lado, forçamentos internos, tais como anomalias em modos de circulação em grande escala que oscilam entre valores de índice altos e baixos, podem causar mudanças abruptas no estado médio do sistema climático5, e quando tais anomalias sincronizam com a direção do forçamento externo, aceleradas as tendências climáticas tornam-se plausíveis7. A identificação dos modos de variabilidade climática subjacentes responsáveis ​​pela variabilidade de longo e curto prazo nas variáveis ​​climáticas é essencial para melhorar a precisão das previsões climáticas8. A compreensão destes modos climáticos pode fornecer informações valiosas sobre os mecanismos que impulsionam a variabilidade e as alterações climáticas e pode ajudar a informar estratégias eficazes para a adaptação e mitigação climática. Dado o grave impacto dos extremos de temperatura na saúde humana9,10, na economia11 e no ecossistema12, é crucial compreender os modos climáticos subjacentes associados às mudanças de longo prazo nos padrões de variabilidade da temperatura na América do Norte. Esta região é frequentemente impactada por ondas de calor e surtos de frio13, tornando-se uma área importante para estudo. Neste estudo, analisaremos esses modos de variabilidade climática, com foco nas mudanças temporais na variabilidade da circulação atmosférica.

Vários estudos abordaram as tendências de temperatura em (partes da) América do Norte10,14,15,16,17, e os possíveis padrões de circulação (ou tipos de clima) que impulsionam as tendências10,18. Uma revisão realizada por19 destacou que os extremos de temperatura na América do Norte estão normalmente ligados a deslocamentos em grande escala de massas de ar. Além disso, estudos destacaram as ligações entre os padrões de teleconexão e a variabilidade sazonal da temperatura na América do Norte20,21,22. A Referência21 relatou uma forte correlação entre o Padrão Norte-Americano do Pacífico e a temperatura do inverno na América do Norte. A Referência23 destacou que a Oscilação do Atlântico Norte (NAO) impacta as frequências sinópticas do tipo climático em partes da América do Norte. A Referência24 encontrou correlações significativas generalizadas entre o padrão do Pacífico Ocidental (WP), o NAO e os tipos de clima frio/quente em partes da América do Norte. De dezembro a março25 relataram que o El Niño Oscilação Sul (ENSO) se correlaciona com temperaturas acima da média no Alasca e em partes do Canadá. Outros estudos relataram outras teleconexões que modulam os padrões regionais de circulação atmosférica na América do Norte e além26,27,28,29. Por exemplo, a TSM tropical do Pacífico mostra o impacto mais forte no inverno, pois é quando o ENSO geralmente pode atingir a sua força máxima. O fluxo de calor anômalo faz com que a corrente de jato se desloque de sua posição climatológica. Os ciclones extratropicais também apresentam variabilidade durante El Niño e La Niña, o que contribui para a variabilidade de temperatura e precipitação nas latitudes médias26,27,28.