An Overview of Decadal Climate Variability - PowerPoint PPT Presentation

An ¡Overview ¡of ¡Decadal ¡Climate ¡Variability ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ in ¡the ¡Historical ¡Record ¡ ¡ ¡ Clara ¡Deser ¡ ¡ Na0onal ¡Center ¡for ¡Atmospheric ¡Research ¡(NCAR) ¡ Boulder, ¡CO ¡USA ¡ ¡ CLIVAR-­‑ICTP ¡Interna0onal ¡Workshop ¡on ¡Decadal ¡Climate ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Variability ¡and ¡Predictability: ¡Challenge ¡and ¡Opportunity ¡ Trieste, ¡Italy ¡16-­‑20 ¡November ¡2015 ¡

• Why ¡do ¡we ¡care ¡about ¡DCV? ¡ ¡-­‑ ¡ Societal ¡impacts ¡ ¡-­‑ ¡Adds ¡uncertainty ¡to ¡climate ¡projec0ons ¡ ¡-­‑ ¡Confounds ¡“detec0on ¡and ¡aVribu0on” ¡of ¡past ¡climate ¡change ¡ • Challenges ¡to ¡defining ¡and ¡understanding ¡DCV ¡ ¡ -­‑ ¡ PaVerns ¡global ¡in ¡scale: ¡difficult ¡to ¡sort ¡out ¡causal ¡linkages ¡ ¡ -­‑ ¡Sparse ¡data, ¡records ¡short ¡compared ¡to ¡0me ¡scales ¡of ¡interest ¡ ¡ ¡-­‑ ¡May ¡be ¡difficult ¡to ¡dis0nguish ¡from ¡a ¡random ¡process ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ A ¡low-­‑pass ¡filtered ¡/me ¡series ¡will ¡always ¡show ¡DCV, ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡but ¡it ¡may ¡not ¡be ¡physically ¡meaningful. ¡ • What ¡are ¡the ¡main ¡phenomena ¡of ¡DCV? ¡ ¡ ¡-­‑ ¡ Pacific/Indian ¡Ocean ¡ ¡-­‑ ¡ Atlan0c ¡Ocean ¡ ¡-­‑ ¡ Southern ¡Ocean ¡ ¡

Data ¡Coverage ¡ ¡ Interna0onal ¡Comprehensive ¡ ¡ Ocean-­‑Atmosphere ¡Data ¡Set ¡(ICOADS) ¡ ¡ Merchant ¡Ships ¡ ¡ ¡

Percentage ¡of ¡ months ¡with ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ≥ ¡1 ¡observa0on ¡ ¡ in ¡a ¡20-­‑year ¡period ¡ Deser ¡et ¡al. ¡(2010) ¡ Annual ¡Reviews ¡of ¡ Marine ¡Sciences ¡

Percentage ¡of ¡ months ¡with ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ≥ ¡1 ¡observa0on ¡ ¡ in ¡a ¡20-­‑year ¡period ¡ Deser ¡et ¡al. ¡(2010) ¡ Annual ¡Reviews ¡of ¡ Marine ¡Sciences ¡

Percentage ¡of ¡ months ¡with ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ≥ ¡1 ¡observa0on ¡ ¡ in ¡a ¡20-­‑year ¡period ¡ Deser ¡et ¡al. ¡(2010) ¡ Annual ¡Reviews ¡of ¡ Marine ¡Sciences ¡

Percentage ¡of ¡ months ¡with ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ≥ ¡1 ¡observa0on ¡ ¡ in ¡a ¡20-­‑year ¡period ¡ Deser ¡et ¡al. ¡(2010) ¡ Annual ¡Reviews ¡of ¡ Marine ¡Sciences ¡

Schneider ¡et ¡al. ¡ EOS ¡2013 ¡ The ¡“go-­‑to” ¡guide ¡for ¡informa0on ¡ ¡ on ¡climate ¡data ¡sets ¡by ¡expert ¡users ¡ ¡ climatedataguide.ucar.edu ¡

Defining ¡PaVerns ¡of ¡DCV ¡ ¡

Sea ¡Surface ¡Temperature ¡ ¡ 29 ¡December ¡2011 ¡ 0°C ¡ 15°C ¡ 30°C ¡

Sea ¡Surface ¡Temperature ¡ ¡ 29 ¡December ¡2011 ¡ Subtract ¡long-­‑term ¡mean ¡for ¡that ¡day ¡ 0°C ¡ 15°C ¡ 30°C ¡

Sea ¡Surface ¡Temperature ¡Anomaly ¡ ¡ 29 ¡December ¡2011 ¡ -­‑5°C ¡ 0°C ¡ 5°C ¡

Sea ¡Surface ¡Temperature ¡Anomaly ¡ ¡ 29 ¡December ¡2011 ¡ Pacific ¡ Decadal ¡ Oscilla-on ¡ Large-­‑scale ¡organiza0on ¡ -­‑5°C ¡ 0°C ¡ 5°C ¡

Sea ¡Surface ¡Temperature ¡Anomaly ¡ ¡ 29 ¡December ¡2011 ¡ Pacific ¡ Decadal ¡ Oscilla-on ¡ Large-­‑scale ¡organiza0on ¡ -­‑5°C ¡ 0°C ¡ 5°C ¡

Pacific ¡DCV ¡ ¡ HadISST ¡ 1870-­‑2014 ¡ ¡ EOF1 ¡of ¡monthly ¡SST* ¡ * ¡global ¡mean ¡SST ¡subtracted ¡ ¡ Mantua ¡et ¡al., ¡1997; ¡Zhang ¡et ¡al., ¡1997; ¡Power ¡et ¡al., ¡1999; ¡ ¡Folland ¡et ¡al., ¡2002; ¡Chen ¡and ¡Wallace, ¡2015; ¡Newman ¡et ¡al., ¡2015 ¡ �

Global ¡ ¡ ¡ regression ¡ North ¡Pacific ¡ map ¡on ¡PC ¡ 25% ¡ 0me ¡series ¡ 29 ¡December ¡ 2011 ¡

Global ¡ ¡ ¡ regression ¡ North ¡Pacific ¡ map ¡on ¡PC ¡ 25% ¡ 0me ¡series ¡ 29 ¡December ¡ 2011 ¡

Global ¡ ¡ ¡ regression ¡ North ¡Pacific ¡ map ¡on ¡PC ¡ 25% ¡ 0me ¡series ¡ 29 ¡December ¡ Pan ¡Pacific ¡ 2011 ¡ ENSO ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 31% ¡

Pacific ¡ ¡ ¡ Decadal ¡ North ¡Pacific ¡ Oscilla0on ¡ 25% ¡ (ENSO-­‑like) ¡ Interdecadal ¡ Pacific ¡ Oscilla0on ¡ 29 ¡December ¡ Pan ¡Pacific ¡ 2011 ¡ ENSO ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 31% ¡

Principal ¡Component ¡ EOF ¡ North ¡Pacific ¡ ¡ ¡ Pan ¡Pacific ¡ ¡ ¡ 29 ¡December ¡ 2011 ¡ 1870 ¡ 2014 ¡

Principal ¡Component ¡ Power ¡Spectrum ¡ North ¡Pacific ¡ years ¡ North ¡Pacific ¡ ¡ ¡ North ¡Pacific ¡ Pan-­‑Pacific ¡ Pan ¡Pacific ¡ ¡ ¡ 29 ¡December ¡ 2011 ¡ Deser ¡et ¡al. ¡(2012) ¡ 1870 ¡ 2014 ¡ Journal ¡of ¡Climate ¡

Atlan0c ¡DCV ¡ ¡ HadISST ¡ 1870-­‑2014 ¡ ¡ North ¡Atlan0c ¡SST* ¡ * ¡global ¡mean ¡SST ¡subtracted ¡ ¡ Deser ¡and ¡Blackmon, ¡1993; ¡Kushnir, ¡1994; ¡Delworth ¡and ¡Mann, ¡2000; ¡ ¡ Trenberth ¡and ¡Shea, ¡2006; ¡Ting ¡et ¡al., ¡2009 �

Global ¡regression ¡ ¡ ¡ map ¡on ¡North ¡ ¡ ¡ Atlan0c ¡SST* ¡ Atlan0c ¡ ¡ Mul0-­‑decadal ¡ Oscilla0on ¡ 1870 ¡ 2014 ¡

Global ¡regression ¡ ¡ ¡ map ¡on ¡North ¡ ¡ ¡ Atlan0c ¡SST* ¡ ¡ ¡ Atlan0c ¡ ¡ Mul0-­‑decadal ¡ Oscilla0on ¡ 1870 ¡ 2014 ¡

PDO-­‑like ¡ Global ¡regression ¡ ¡ ¡ map ¡on ¡North ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Atlan0c ¡SST* ¡ ¡ ¡ Atlan0c ¡ ¡ Mul0-­‑decadal ¡ Oscilla0on ¡ 1870 ¡ 2014 ¡

¡ � + ¡ ¡PDO � ? ¡ -­‑ ¡ ¡AMO � 1870 ¡ 2014 ¡

¡ � R ¡= ¡-­‑ ¡0.5 ¡ AMO ¡leads ¡ + ¡ ¡PDO � PDO ¡by ¡ 10-­‑20 ¡years ¡ ? ¡ -­‑ ¡ ¡AMO � 1870 ¡ 2014 ¡

Southern ¡Ocean ¡DCV ¡ Summer ¡ 1950 ¡ 50% ¡ Fan ¡et ¡al., ¡ Geophys. ¡Res. ¡LeH. ¡ 2014 ¡ ¡

Global ¡regression ¡ on ¡Southern ¡ Ocean ¡SST ¡ Southern ¡ Ocean ¡SST ¡ 1950 ¡ 2014 ¡ See ¡also: ¡ ¡ ¡ Fan ¡et ¡al. ¡2014; ¡La0f ¡et ¡al., ¡2013; ¡Li ¡et ¡al., ¡2014 ¡ ¡

Global ¡regression ¡ on ¡Southern ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Ocean ¡SST ¡ Southern ¡ Ocean ¡SST ¡ 1950 ¡ 2014 ¡ See ¡also: ¡ ¡ ¡ Fan ¡et ¡al. ¡2014; ¡La0f ¡et ¡al., ¡2013; ¡Li ¡et ¡al., ¡2014 ¡ ¡

+ ¡ ¡SO � ¡ � + ¡ ¡PDO � -­‑ ¡ ¡AMO � 1870 ¡ 2014 ¡

Addi0onal ¡Background ¡on ¡DCV ¡ ¡ Climate ¡Change: ¡Mul0-­‑decadal ¡and ¡Beyond ¡ World ¡Scien0fic ¡Series ¡on ¡Asia-­‑Pacific ¡Weather ¡and ¡Climate ¡Vol. ¡6 ¡ ¡ Editors: ¡Chang, ¡Ghil, ¡La0f ¡and ¡Wallace ¡(2016) ¡ ¡ 23 ¡chapters ¡on ¡a ¡wide-­‑range ¡of ¡topics ¡

Issues ¡and ¡Challenges ¡for ¡ ¡ Understanding ¡DCV ¡in ¡the ¡Historical ¡Record ¡ ¡ ¡

Issues ¡and ¡Challenges ¡for ¡ ¡ Understanding ¡DCV ¡in ¡the ¡Historical ¡Record ¡ ¡ ¡ Pacific ¡ ¡ Atlan0c ¡ ¡ Southern ¡Ocean ¡

Issues ¡and ¡Challenges ¡for ¡ ¡ Understanding ¡DCV ¡in ¡the ¡Historical ¡Record ¡ ¡ ¡ Pacific ¡ ¡ Atlan0c ¡ ¡ Southern ¡Ocean ¡ • Global ¡connec0vity: ¡difficult ¡to ¡sort ¡out ¡causal ¡linkages ¡ • Sparse ¡data ¡and ¡short ¡records: ¡robustness, ¡mechanisms ¡ • Random ¡(red ¡noise) ¡ vs. ¡determinis0c ¡processes ¡ ¡

Issues ¡and ¡Challenges ¡for ¡ ¡ Understanding ¡DCV ¡in ¡the ¡Historical ¡Record ¡ ¡ ¡ Pacific ¡ ¡ Atlan0c ¡ ¡ Southern ¡Ocean ¡ • Global ¡connec0vity: ¡difficult ¡to ¡sort ¡out ¡causal ¡linkages ¡ • Sparse ¡data ¡and ¡short ¡records: ¡robustness, ¡mechanisms ¡ • Random ¡(red ¡noise) ¡ vs. ¡determinis0c ¡processes ¡ ¡ Ø Need ¡for ¡a ¡combined ¡approach ¡using ¡observa0ons, ¡ ¡ paleo-­‑climate ¡records ¡and ¡modeling ¡

Thank ¡you ¡