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Downward Influence of Polar Vortex Regimes driven by Tropical Upper-Tropospheric Warming in a Simple GCM

Walz, Roland und Garny, Hella und Birner, Thomas (2023) Downward Influence of Polar Vortex Regimes driven by Tropical Upper-Tropospheric Warming in a Simple GCM. Journal of the Atmospheric Sciences, Seiten 611-630. American Meteorological Society. doi: 10.1175/JAS-D-21-02. ISSN 0022-4928.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1175/JAS-D-21-0232.1

Kurzfassung

The stratospheric polar vortex is dynamically coupled to the tropospheric circulation. Therefore, a better mechanistic understanding of this coupled system is important to interpret past and future circulation changes correctly. Previously, idealized simulations with a dry dynamical-core general circulation model and imposed tropical upper-tropospheric warming (TUTW) have shown that a critical warming level exists at which the polar vortex transitions from a weak and variable to a strong and stable regime. Here, we investigate the dynamical mechanism responsible for this regime transition and its influence on the troposphere by performing similar idealized experiments with (REF) and without a polar vortex (NPV). According to the critical-layer control mechanism, the strengthened upper flank of the subtropical jet in response to TUTW leads to an accelerated wave-driven residual circulation in both experiments. For the REF experiment, the stronger residual circulation is associated with changes in the lower-stratospheric thermal structure that are consistent with an equatorward shift of the polar vortex. At a certain threshold of TUTW in the REF experiment, the tropospheric jet and the stratospheric polar vortex form a confined waveguide for planetary-scale waves that presumably favors downward wave coupling events. Consistently, the polar vortex strengthens in combination with an enhanced poleward shift of the tropospheric jet compared to the NPV experiment. Overall, these idealized experiments suggest that a polar vortex strengthening can be caused by greenhouse gas–induced warmings via modifications of the waveguide. This mechanism might also be relevant to understand the polar vortex changes in more complex models.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/202875/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Downward Influence of Polar Vortex Regimes driven by Tropical Upper-Tropospheric Warming in a Simple GCM
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Walz, RolandDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garny, HellaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-4960-2304NICHT SPEZIFIZIERT
Birner, ThomasLMU MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Erschienen in:Journal of the Atmospheric Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1175/JAS-D-21-02
Seitenbereich:Seiten 611-630
Verlag:American Meteorological Society
ISSN:0022-4928
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Stratospheric Circulation, idealized Model, Stratosphere-Troposphere Coupling, Climate Change
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Garny, Hella
Hinterlegt am:20 Feb 2024 11:37
Letzte Änderung:20 Feb 2024 11:37

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