Climatology and variability of rainfall in the 20 th - PowerPoint PPT Presentation

Climatology ¡and ¡variability ¡of ¡rainfall ¡ ¡ in ¡the ¡ ¡ 20 th ¡Century ¡Reanalysis ¡ Michela ¡Biasu, ¡ ¡and ¡ Dong ¡Eun ¡(Donna) ¡Lee ¡ Lamont ¡Doherty ¡Earth ¡Observatory ¡of ¡Columbia ¡University ¡

The ¡20 th ¡Century ¡Reanalysis, ¡version ¡2 ¡(Compo ¡et ¡al.) ¡ • Uses ¡the ¡ NCEP ¡atmospheric-­‑land ¡ ¡GCM ¡ • Hadley ¡Center ¡ SST ¡and ¡sea ¡ice ¡ as ¡ boundary ¡condi?ons ¡ • Assimilates ¡only ¡ surface ¡pressure ¡ observa?ons ¡ ¡ • Spans ¡ 1871 ¡to ¡2008 ¡ ¡ ¡ • Uses ¡an ¡Ensemble ¡Kalman ¡Filter ¡ (producing ¡ 56 ¡realizaMons ) ¡

Why ¡focus ¡on ¡(tropical) ¡rainfall? ¡ ¡ AGribu?on ¡of ¡climate ¡trends ¡require ¡knowing ¡the ¡trends ¡in ¡ oceanic ¡precipita?on. ¡Can ¡the ¡20CRv2 ¡fill ¡the ¡gaps? ¡

Why ¡focus ¡on ¡(tropical) ¡rainfall? ¡ ¡ AGribu?on ¡of ¡climate ¡trends ¡require ¡knowing ¡the ¡trends ¡in ¡ oceanic ¡precipita?on. ¡Can ¡the ¡20CRv2 ¡fill ¡the ¡gaps? ¡ Example : ¡the ¡idea ¡that ¡trends ¡in ¡ togax2 ¡ obs ¡ the ¡NAO ¡are ¡forced ¡by ¡the ¡ warming ¡of ¡the ¡Indian ¡Ocean ¡rests ¡ on ¡simula?ons ¡that ¡produce ¡ enhanced ¡rainfall ¡for ¡warmer ¡SST. ¡ Can ¡we ¡confirm ¡or ¡reject ¡this ¡link? ¡ Hoerling ¡et ¡al. ¡2001 ¡

Climatology: ¡MAM ¡seasonal ¡means ¡ ¡ CMAP Observations 40N 20N OBS ¡ EQ. 20S 40S 30E 60E 90E 120E 150E 180 150W 120W 90W 60W 30W Historical Reanalysis 40N 20N 20CRv2 ¡ EQ. 20S 40S 0 30E 60E 90E 120E 150E 180 150W 120W 90W 60W 30W NCEP − DOE Reanalysis 40N 20N EQ. NCEP2 ¡ 20S 40S 0 30E 60E 90E 120E 150E 180 150W 120W 90W 60W 30W 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Variability ¡of ¡seasonal ¡means: ¡ ¡ Can ¡we ¡trust ¡the ¡20CRv2 ¡esMmates ¡for ¡the ¡pre-­‑satellite ¡era? ¡ ¡ 1. Does ¡the ¡20CRv2 ¡reproduce ¡the ¡rainfall ¡anomalies ¡ (land ¡and ¡ocean) ¡over ¡the ¡satellite ¡era? ¡ 2. How ¡does ¡it ¡compare ¡with ¡(i) ¡models ¡that ¡only ¡know ¡ SST ¡and ¡(ii) ¡reanalyses ¡that ¡assimilate ¡more ¡data? ¡ 3. ¡How ¡important ¡is ¡the ¡quality ¡and ¡density ¡of ¡the ¡ assimilated ¡data, ¡that ¡is, ¡how ¡much ¡does ¡the ¡fit ¡with ¡ observa?ons ¡vary ¡over ¡?me? ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Seasonal ¡cycle ¡of ¡the ¡anomaly ¡paGern ¡correla?on ¡over ¡1979-­‑2008 ¡ Northern ¡Mid ¡La?tudes ¡ Tropics ¡ Land ¡Only ¡ Land+Ocean ¡ 20CRv2 ¡ CCM3-­‑AMIP ¡ NCEP-­‑DOE ¡ ERA-­‑Interim ¡

Temporal ¡anomaly ¡correla?on ¡over ¡1979-­‑2008 ¡ DJF ¡

DJF ¡

Mediterranean ¡Winter ¡ SST ¡ .15 ¡ CCM3_AMIP ¡ SST ¡+ ¡SLP ¡ .87 ¡ 20CReV2 ¡ ALL ¡OBS ¡ .88 ¡ .97 ¡ NCEP-­‑DOE ¡ ERA-­‑int ¡

Southwest ¡US ¡Winter ¡ SST ¡ .58 ¡ CCM3_AMIP ¡ SST ¡+ ¡SLP ¡ .86 ¡ 20CRv2 ¡ ALL ¡OBS ¡ .93 ¡ .97 ¡ NCEP-­‑DOE ¡ ERA-­‑int ¡

Southwest ¡US ¡Winter ¡ 20CRv2 ¡ Each ¡20CRv2 ¡ ensemble ¡ member ¡ tracks ¡ observa?ons ¡ .86 ¡ as ¡well ¡as ¡the ¡ ensemble ¡ CCM3_AMIP ¡ mean. ¡Largest ¡ spread ¡and ¡ worst ¡fit ¡go ¡ together. ¡ .58 ¡

How ¡does ¡20CRv2 ¡perform ¡in ¡the ¡Sahel? ¡ CCM3 ¡ .21 ¡ AM2 ¡ .60 ¡ .40 ¡ NSIPP1 ¡ .60 ¡ .58 ¡ .37 ¡ .65 ¡ ERA-­‑I ¡ .15 ¡ .65 ¡ NCEP-­‑II ¡ .71 ¡

Monthly ¡JJA ¡ In ¡tropical ¡ loca?ons, ¡the ¡ best ¡skill ¡is ¡at ¡the ¡ .7 ¡ edge ¡of ¡the ¡ convec?on ¡ centers, ¡ .5 ¡ indica?ng ¡that ¡ the ¡20CRv2 ¡ might ¡be ¡used ¡to ¡ .3 ¡ Daily ¡JJA ¡ track ¡the ¡ITCZ ¡ loca?on. ¡ ¡ .1 ¡ ¡ The ¡skill ¡at ¡daily ¡ ?mescale ¡has ¡ similar ¡paGern, ¡if ¡ overall ¡lesser ¡ values. ¡

Time ¡evoluMon ¡of ¡regional ¡paaern ¡correlaMons ¡ (20CRv2,OBS) ¡for ¡seasonal ¡mean ¡rainfall ¡ ¡ DJF ¡ JJA ¡ Tropics ¡ N. ¡Mid. ¡Lat. ¡ CRU ¡TS3p1 ¡; ¡CMAP ¡

Conclusions: ¡ ¡ 20CRv2 ¡captures ¡the ¡winter ¡variability ¡of ¡rainfall ¡in ¡the ¡mid-­‑ la?tudes ¡with ¡great ¡accuracy ¡(comparable ¡to ¡ERA-­‑interim). ¡ ¡ Summer ¡rainfall ¡and ¡tropical ¡rainfall ¡are ¡not ¡captured ¡well ¡ enough ¡to ¡constrain ¡the ¡long-­‑term ¡trends. ¡ ¡ ¡ The ¡skill ¡at ¡the ¡edge ¡of ¡the ¡ITCZ ¡suggests ¡that ¡the ¡20CRv2 ¡ might ¡be ¡used ¡to ¡track ¡the ¡posi?on ¡of ¡convec?ve ¡centers ¡ (albeit ¡probably ¡not ¡their ¡intensity). ¡ ¡ ¡ More ¡observa?ons ¡can ¡further ¡improve ¡the ¡20CRv2 ¡ performance, ¡but ¡even ¡a ¡sparse ¡record ¡is ¡sufficient ¡to ¡ constrain ¡seasonal ¡variability ¡in ¡the ¡winter ¡mid-­‑la?tudes. ¡