20th Century SST-Driven Decadal Variability of Sahel - PowerPoint PPT Presentation

20th ¡Century ¡SST-­‑Driven ¡Decadal ¡ Variability ¡of ¡Sahel ¡Rainfall ¡and ¡ Moisture ¡Budget ¡Analysis ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Catherine ¡Pomposi ¡ With ¡Y. ¡Kushnir ¡and ¡A. ¡Giannini ¡ Columbia ¡University ¡ ¡ CLIVAR-­‑ICTP ¡Workshop ¡on ¡Decadal ¡Climate ¡Variability ¡and ¡Predictability ¡ November ¡2015 ¡ ¡

Sahel ¡Rainfall ¡Climatology ¡ Sahel: ¡ 10°-­‑20°N ¡& ¡ 15°W-­‑30°E ¡ ¡ ¡ Yearly ¡rainfall: ¡ ranges ¡from ¡ 300-­‑800 ¡mm ¡ during ¡20th ¡C. (Nicholson ¡& ¡ Webster ¡ 2007) ¡

20 th ¡C. ¡Sahel ¡Decadal ¡Variability ¡Summary ¡ • Dominant ¡mode ¡of ¡the ¡variability ¡in ¡the ¡region ¡ (Nicholson ¡& ¡Palao ¡1993), ¡driven ¡by ¡SSTs ¡ • Includes ¡40% ¡reducZon ¡in ¡annual ¡rainfall ¡ – Unseen ¡in ¡any ¡other ¡region ¡in ¡magnitude ¡or ¡spaZal ¡extent ¡(Held ¡et ¡ al. ¡2005) ¡

Sahel ¡Decadal ¡Variability: ¡Driver ¡ • Robust: ¡SSTs ¡are ¡major ¡driver ¡amplified ¡by ¡other ¡forcings ¡ – 40-­‑50% ¡of ¡long-­‑term ¡variability ¡ (Giannini ¡et ¡al. ¡2003) ¡ Folland ¡et ¡al. ¡1986 ¡ Palmer ¡1986 ¡ Giannini ¡et ¡al. ¡2003 ¡ Hoerling ¡et ¡al. ¡2006 ¡ Lu ¡and ¡Delworth ¡(2005) ¡ Bader ¡and ¡LaZf ¡(2003) ¡ Hagos ¡and ¡Cook ¡(2008) ¡ ¡ Lu ¡(2009) ¡ ¡ ¡

What ¡are ¡the ¡mechanisms ¡of ¡precipitaZon ¡ variability ¡driven ¡by ¡SSTs? ¡ Atmospheric ¡Moisture ¡Budget: ¡allows ¡for ¡understanding ¡of ¡the ¡nature ¡of ¡precipitaZon ¡ in ¡the ¡region ¡ (Seager ¡and ¡Henderson ¡2013) ¡ ¡-­‑MB ¡changes ¡are ¡Zed ¡to ¡global ¡oceans ¡in ¡our ¡framework ¡ ¡-­‑CAM4 ¡driven ¡by ¡historic ¡SSTs ¡1901-­‑2008, ¡N=16 ¡ens. ¡members, ¡21 ¡vert. ¡levels ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ & ) K K % % $ V k $ dp k ) ! w g ( P ! E ) = ! ( q k "# V k + V k #" q k ) dp k + "# ( q k +! q s V s " p s ( k = 1 k = 1 ' * Mass ¡Convergence ¡ ¡ ¡Specific ¡Humidity ¡AdvecZon ¡ Moisture ¡Convergence ¡by ¡Mean ¡Flow ¡ ¡ ¡Moisture ¡Convergence ¡by ¡Transients ¡

JAS ¡pre ¡RMSA ¡(mm/day) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡JAS ¡pre ¡clim ¡(mm/day) ¡ ValidaZon: ¡ Model ¡ CAM4 ¡ Obs ¡(UEA) ¡ ¡ ¡ ¡NCEP/NCAR ¡ ¡ ¡ ¡CAM4 ¡

Covariability ¡between ¡SSTs ¡and ¡Sahel ¡precipitaZon ¡ ¡ ¡ ¡ObservaZons ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡CAM4 ¡ ¡ ¡ ¡ -­‑2 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡ ¡ -­‑2 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡ ¡ MCA ¡PC1 ¡for ¡SST ¡(normalized) ¡ MCA ¡PC1 ¡for ¡SST ¡(normalized) ¡ (e) ¡ (f) ¡ 1900 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1920 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1940 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1960 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1980 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2000 ¡ 1900 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1920 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1940 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1960 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1980 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2000 ¡ Year ¡ Year ¡

CAM4 ¡Moisture ¡ Budget ¡ Climatology ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Convergence=green ¡ Divergence=brown ¡ All ¡terms ¡in ¡mm/day ¡ ¡ Solid ¡Black ¡Line: ¡Zero ¡Contour ¡

CAM4 ¡Moisture ¡ Budget ¡ Anomalies ¡ Regressed ¡on ¡ Decadal ¡Index ¡ ¡ ¡ Convergence=green ¡ Divergence=brown ¡ All ¡terms ¡in ¡mm/day ¡ ¡ Climatologic ¡Contours ¡ Doked: ¡PosiZve ¡ ¡ Solid ¡Line: ¡Zero ¡ Dashed: ¡NegaZve ¡ ¡

Dry ¡and ¡Wet ¡Periods ¡ Moisture ¡Budget ¡and ¡Dynamics ¡in ¡ JAS ¡Pre ¡Clim ¡(mm/day) ¡ Pressure ¡Level ¡(mb) ¡ SLP ¡(mb) ¡ ¡1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡3 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡5 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡7 ¡ ¡ 1000 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡800 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡600 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡400 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡200 ¡ ¡ ¡ ¡1008 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1010 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1012 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1014 ¡ -­‑8 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑4 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡4 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡8 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡12 ¡ ¡ ¡ ¡16 ¡ ¡ ¡ ¡20 ¡ ¡ ¡ ¡24 ¡ ¡ ¡28 ¡ Climatology ¡ LaZtude ¡ ¡ SLP ¡Difference ¡(mb) ¡ Pressure ¡Level ¡(mb) ¡ JAS ¡Stan ¡Pre ¡Anoms ¡(unitless) ¡ ¡0.1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0.2 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0.3 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0.4 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑0.2 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑0.1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0.1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0.2 ¡ ¡ 1000 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡800 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡600 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡400 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡200 ¡ -­‑8 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑4 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡4 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡8 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡12 ¡ ¡ ¡ ¡16 ¡ ¡ ¡ ¡20 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡24 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡28 ¡ Dry-­‑Wet ¡Years ¡ LaZtude ¡ ¡ scaled ¡by ¡10 ¡ *note ¡ω ¡has ¡been ¡