Blanc SIMI 6 - Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Système Terre, environnement, risques

Modulation d’ENSO par la variabilité intrasaisonnière dans le Pacifique tropical et impact du changement climatique – METRO

METRO

Modulation d’ENSO par la variabilité intrasaisonnière dans le Pacifique tropical et impact du changement climatique

PROGRAMME SCIENTIFIQUE ET STRUCTURATION DU PROJET

The goal of this proposal is to investigate the influence of intraseasonal (ISO) wind and heat fluxes variability on the predictability of the coupled ocean-atmosphere system in the tropical Pacific. <br />A first objective of this proposal will be to describe the ISO air-sea flux properties in both observations in in-house CGCMs. Previous studies have shown that changes in the background state of the ocean-atmosphere itself (may it be due to ENSO itself, the seasonal cycle or climate change) influence the intensity and spatial impact of air-sea flux perturbations. We will also examine this relation between ISO perturbations and the background state in model and observations, in order to determine if this control of stochastic atmospheric forcing by ENSO itself brings additional predictability. <br />A second objective of this proposal is to examine how variations of the background state of the tropical Pacific influence the response of the coupled system to ISO variability, as suggested by the very diverse response to ISO perturbations in CGCM experiments. Whereas some aspects of these questions have already been explored for the dynamical response to ISO perturbations in the central Pacific, an innovative aspect of this project will be to also investigate response to heat fluxes, and response in the eastern Pacific. The interannual heat flux feedback in the eastern tropical Pacific ocean was indeed recently shown to have a key role in ENSO amplification in coupled GCMs but the impact of intraseasonal heat and momentum fluxes in the eastern Pacific on ENSO remains largely unknown. <br />The last objective of this proposal is to examine more particularly how changes in the ocean-atmosphere background state induces by climate change (as diagnosed from IPCC-scenarios) can affect ISO variability and its impact on ENSO. <br />The present project aims at exploring these scientific questions using both observations and models. <br />

The project will be organised in 3 main tasks (Fig. 3), detailed in section 3.3, with each of these tasks
addressing several of the 7 scientific questions above:
Task 1. Characterisation of ISO (momentum, heat fluxes and Kelvin waves) variability and links with ENSO in observations (Task 1.a) and in coupled models (Task 1.b) (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6). Definition of standard metrics to characterize ISO/ENSO relationship (Task 1.c).
Task 2. Understanding the physical mechanisms of the ISO/ENSO relation in coupled models (Q1, Q2, Q3, Q4, Q6).
Task3. Performance analysis of IPCC-class CMIP3 and CMIP5 models using Task 2 diagnostics and assessment of the climate change impact (Q5, Q6, Q7).

Work achieved M1-M18 :
• Documentation of source of WWB. Only one third are related to MJO (Postdoctoral fellow, paper in preparation, contribution to D1.1)
• Physical mechanisms explaining the impact of WWBs on the displacement of the eastern edge of WP (postdoctoral fellow, paper in preparation, contribution to D1.1)
• Analysis of IKW in observations and models (M2 training period, contribution to D1.2)
• Development of a new surface fluxes product in the tropics (Tropflux, contribution to D1.1) and analysis of its intraseasonal variability

N/A

1. Bellenger et Duvel, 2012, The event-to-event variability of the boreal winter MJO, Geophys. Res. Lett., 39, L08701.
2. Dufresne and coauthors Climate change projections using the IPSL-CM5 Earth System Model : from CMIP3 to CMIP5, in revision for

De nombreuses études suggèrent un rôle important de la variabilité atmosphérique intra-saisonnière (ISO) dans le déclenchement et développement d’El Niño (ENSO). La grande diversité de représentation de cette variabilité et de son impact dans les modèles couplés de circulation générale (CGCMs) limite toutefois notre capacité à comprendre et prévoir ENSO. Dans ce projet, nous proposons d’examiner en détail l’influence de l’ISO des flux air-mer sur la prévisibilité d’ENSO. Nous nous attacherons d’abord à décrire les propriétés de l’ISO des flux air-mer dans les observations et 4 CGCMs. Des études précédentes ont montré que l’état moyen du système océan-atmosphère (modulé par le cycle saisonnier, ENSO et le changement climatique) influençait les propriétés de l’ISO des flux air-mer. Nous examinerons aussi en détail cette relation entre ISO et état moyen, afin de déterminer si ce contrôle du forçage stochastique atmosphérique par ENSO induit une prévisibilité supplémentaire. Un deuxième objectif de ce projet sera d’examiner l’influence des variations de l’état moyen du système couplé sur la réponse à cette ISO, illustrée par une réaction très diverse à des perturbations ISO spécifiées dans des expériences couplées déjà effectuées. Alors que ces questions ont déjà été explorées pour la réponse dynamique du système couplé dans le Pacifique Central, un aspect innovant de ce projet sera d’examiner également la réponse aux flux de chaleur atmosphériques et la réponse dans le Pacifique est. Des études récentes illustrent en effet le rôle important des rétroactions thermodynamiques à l’échelle interannuelle dans le Pacifique Est, mais l’impact des ISO de flux air-mer dans cette région a été très peu exploré. Le troisième objectif de ce projet est d’examiner comment le changement d’état moyen du Pacifique associé au changement climatique diagnostiqué grâce aux simulations IPCC peut affecter les propriétés de l’ISO des flux air-mer et la réponse du système couplé.
Nous explorerons ces questions à la fois à l’aide de jeux d’observations très récents et de modèles. Les rétroactions associées aux processus dynamiques et thermodynamiques et leur influence sur ENSO seront examinés dans des ensembles de simulations de CGCMs utilisant différents modèles, et différant par leur contenu de chaleur initial, la perturbation ISO imposée et la paramétrisation des flux air-mer. La modification de ces processus dans des simulations de scénario type IPCC sera également évaluée. Au delà de l’amélioration de notre connaissance de l’influence de l’ISO sur ENSO, ce projet devrait donner des pistes pour l’amélioration des CGCMs ainsi que des métriques pertinentes pour évaluer la représentation de l’ISO.

Coordinateur du projet

Monsieur Eric GUILYARDI (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Délégation Paris B) – Eric.Guilyardi@locean-ipsl.upmc.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LOCEAN CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Délégation Paris B
CNRM-GAME CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Délégation Midi-Pyrénées

Aide de l'ANR 220 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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