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Uncertainty in the response of sudden stratospheric warmings and stratosphere‐troposphere coupling to quadrupled CO2 concentrations in CMIP6 models

Ayarzagüena, Blanca und Charlton-Perez, A. J. und Butler, A. und Hitchcock, Peter und Simpson, Isla R. und Polvani, Lorenzo M. und Butchart, N. und Gerber, E. P. und Gray, Lesley und Hassler, Birgit und Lin, P. und Lott, F. und Manzini, E. und Mizuta, R. und Orbe, Clara und Osprey, S.M. und Saint-Martin, David und Sigmond, M. und Taguchi, M. und Volodin, E.M. und Watanabe, S. (2020) Uncertainty in the response of sudden stratospheric warmings and stratosphere‐troposphere coupling to quadrupled CO2 concentrations in CMIP6 models. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125 (6), e2019JD032345/1-21. Wiley. doi: 10.1029/2019JD032345. ISSN 0148-0227.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
20MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JD032345

Kurzfassung

Major sudden stratospheric warmings (SSWs), vortex formation, and final breakdown dates are key highlight points of the stratospheric polar vortex. These phenomena are relevant for stratosphere‐troposphere coupling, which explains the interest in understanding their future changes. However, up to now, there is not a clear consensus on which projected changes to the polar vortex are robust, particularly in the Northern Hemisphere, possibly due to short data record or relatively moderate CO2 forcing. The new simulations performed under the Coupled Model Intercomparison Project, Phase 6, together with the long daily data requirements of the DynVarMIP project in preindustrial and quadrupled CO2 (4xCO2) forcing simulations provide a new opportunity to revisit this topic by overcoming the limitations mentioned above. In this study, we analyze this new model output to document the change, if any, in the frequency of SSWs under 4xCO2 forcing. Our analysis reveals a large disagreement across the models as to the sign of this change, even though most models show a statistically significant change. As for the near‐surface response to SSWs, the models, however, are in good agreement as to this signal over the North Atlantic: There is no indication of a change under 4xCO2 forcing. Over the Pacific, however, the change is more uncertain, with some indication that there will be a larger mean response. Finally, the models show robust changes to the seasonal cycle in the stratosphere. Specifically, we find a longer duration of the stratospheric polar vortex and thus a longer season of stratosphere‐troposphere coupling.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134326/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Uncertainty in the response of sudden stratospheric warmings and stratosphere‐troposphere coupling to quadrupled CO2 concentrations in CMIP6 models
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ayarzagüena, BlancaUniversidad Complutense de Madrid, Madrid, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Charlton-Perez, A. J.Univ. of Reading, Reading, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Butler, A.CIRES/NOAA, Boulder, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hitchcock, PeterDepartment of Earth and Atmospheric Sciences, Cornell University, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Simpson, Isla R.NCAR, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Polvani, Lorenzo M.Columbia University, New York, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Butchart, N.Met Office Hadley Centre, Exeter, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerber, E. P.New York Univ., New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gray, LesleyNCAS-Climate, Department of Physics, University of Oxford, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hassler, BirgitDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lin, P.Atmospheric and Oceanic Sciences Program, Princeton University, USA,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lott, F.Laboratoire de Météorologie Dynamique, Ecole Normale Supérieure, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Manzini, E.MPI für Meteorologie, HamburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mizuta, R.Meteorological Research Institute, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Orbe, ClaraNASA Goddard Institute for Space Studies, New York, New York, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Osprey, S.M.Univ. of Oxford, Oxford, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saint-Martin, DavidCNRM, Toulouse, FrankreichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sigmond, M.Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis Environment and Climate Change, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taguchi, M.Institute of Space and Astronautical Science , Japan Aerospace Exploration Agency (ISAS / JAXA)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Volodin, E.M.Marchuk Institute of Numerical Mathematics, RussiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Watanabe, S.Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 März 2020
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Atmospheres
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:125
DOI:10.1029/2019JD032345
Seitenbereich:e2019JD032345/1-21
Verlag:Wiley
ISSN:0148-0227
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CMIP6, sudden stratospheric warmings, changing climate
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre
Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystemmodell -Evaluation und -Analyse
Hinterlegt von: Hassler, Dr. Birgit
Hinterlegt am:23 Mär 2020 22:37
Letzte Änderung:19 Feb 2021 09:26

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