文摘gydF4y2Ba
太平洋海面温度冷舌头年度周期推测是由地球的轴向倾斜gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba(倾斜效应),因此其分级应固定相对于日历。然而,它的相位和振幅急剧变化和不断在各种配置几个地球系统模型的轨道进动。在这里,我们表明,冷舌头拥有另一个年度周期由日地距离的变化从轨道偏心率(距离效应)。两个周期具有不同周期的研究gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,他们的干涉结果在一个复杂的进化的季节性岁差周期。振幅与偏心距离效应线性增加,与振幅最大偏心倾斜效应的价值在过去的几百万年(gydF4y2BaegydF4y2Ba值大约0.05)gydF4y2Ba7gydF4y2Ba。从力学上看,距离影响冷舌头出现通过沃克环流季节性纵向变化和后续年度风迫使热带太平洋海气动态系统。发现呼吁重新评估当前的理解的太平洋热带太平洋冷舌头年度周期和重新评估古气候记录年度周期阶段的变化。gydF4y2Ba
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数据可用性gydF4y2Ba
iCESM 1.2, HadCM3, CESM 1.2和ICM输出变量用于这项研究在裁判。gydF4y2Ba57gydF4y2Ba(gydF4y2Bahttps://doi.org/10.6078/D1VB0GgydF4y2Ba)。GFDL 2.1厘米在参考模型输出可用。gydF4y2Ba58gydF4y2Ba在裁判和EC地球输出。gydF4y2Ba59gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
代码的可用性gydF4y2Ba
CESM 1.2代码是公开的gydF4y2Bahttps://www.cesm.ucar.edu/models/cesm1.2/gydF4y2Ba。本文分析代码用于在裁判。gydF4y2Ba57gydF4y2Ba(gydF4y2Bahttps://doi.org/10.6078/D1VB0GgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
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确认gydF4y2Ba
我们感谢d·斯蒂提供ICM代码,w .嘘声为能量通量诊断提供代码,d·波拉德和m . Erb桡骨日历提供代码转换,美国白人和r .沈咨询palaeoproxy记录,和b·兰尼j .按照博斯曼法案提供GFDL和EC地球模型输出,分别。J.C.H.C.承认中央研究院客座教授的支持,由科技部资助的,台湾,在批准号110 - 2811 m - 001 - 554。A.R.A.承认支持国家科学基金会奖1903640。C.R.T.承认资助的国家大气研究中心的高级研究项目博士后奖学金。Savio本研究使用计算机集群资源提供的研究计算程序在加州大学伯克利分校,伯克利(支持的加州大学伯克利分校校长,副校长为研究和首席信息官)。高性能计算支持夏安族(gydF4y2Bahttps://doi.org/10.5065/D6RX99HXgydF4y2Ba)是由NCAR的计算和信息系统实验室,由美国国家科学基金会赞助。gydF4y2Ba
作者信息gydF4y2Ba
作者和联系gydF4y2Ba
贡献gydF4y2Ba
J.C.H.C.,A.R.A. and A.J.B. conceived the study. J.C.H.C. conducted the CESM simulations and led the data analysis, writing of the manuscript and design of figures. D.J.V. and A.R.A. undertook the ICM simulations and analysis. P.A.N. provided the energy flux analysis. W.H.G.R. and C.R.T. conducted the HadCM3 and iCESM 1.2 model simulations, respectively. All authors contributed to the writing of this manuscript.
相应的作者gydF4y2Ba
道德声明gydF4y2Ba
相互竞争的利益gydF4y2Ba
作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba
同行评审gydF4y2Ba
同行审查的信息gydF4y2Ba
自然gydF4y2Ba谢谢谢尚和其他匿名审稿人(s)为他们的贡献的同行评审工作。gydF4y2Ba
额外的信息gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。gydF4y2Ba
扩展数据数据和表gydF4y2Ba
扩展数据图1现代观测到太平洋冷舌头年度周期。gydF4y2Ba
(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)海温场均6°s - 6°N,清晰地显示显示冷舌头年度周期峰值在北方春季北方秋天和温暖的高峰。注意时间轴,0是今年年初和12是结束;因此,1月中旬0.5。(gydF4y2BabgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba海温和10米风()gydF4y2BabgydF4y2Ba)10月(冷峰值),(gydF4y2BacgydF4y2Ba)4月(温暖的峰值)。数据来自ERA-InterimgydF4y2Ba60gydF4y2Ba,平均在1979 - 2018。M_Map包gydF4y2Ba41gydF4y2Ba用于生成地图(b)和(c),使用海岸线数据从全球自洽,层次,高分辨率的地理数据库gydF4y2Ba42gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
扩展数据图2的季节性周期日晒赤道的不同轨道配置,包括那些用于无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
在所有情况下,向下太阳辐射在top-of-atmosphere平均6°s - 6°N,清晰地显示和蓝色虚线是tilt-only (e = 0)。(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)工业化前的情况。(gydF4y2BabgydF4y2Ba)区别tilt-only删的理由= 90°,e = 0.0493(黑线),工业化前(绿线)。(gydF4y2BacgydF4y2Ba)删= 0°e = 0.0493。(gydF4y2BadgydF4y2Ba)删= 90°e = 0.0493。(gydF4y2BaegydF4y2Ba)删= 180°e = 0.0493。(gydF4y2BafgydF4y2Ba)删= 270°e = 0.0493。日晒GFDL的数据是2.1厘米的模拟Erb et al . (2015)gydF4y2Ba12gydF4y2Ba。面板(b)显示的日晒的振幅变化对比e = 0.0493例(42 ~ w / mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)和工业化前的情况(~ 15 w / mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)古怪在哪里~ 1/3一样大。gydF4y2Ba
扩展数据图3冷舌头年度周期EC地球还显示一致的变化和改变下垂。gydF4y2Ba
策划是气候平均每月平均SST在6°s - 6°N(同图清晰地显示。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)旋进最大、最小倾角(Pmax), (gydF4y2BabgydF4y2Ba)旋进最小,最小倾角(Pmin)和(gydF4y2BacgydF4y2Ba)最低与圆轨道倾角(Tmin)运行在博斯曼et al . (2015)gydF4y2Ba50gydF4y2Ba。为了便于比较,一个偏移量添加到每个面板,这样平均年平均海温/ 145 - 275°E是一样的观测数据的扩展数据图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba27.44°C。轨道参数略有不同,但Pmax对应大约删= 90°模拟,Pmin, = 270°模拟,模拟和Tmin e = 0。面板对应的列位置相当于删或e = 0无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。看到gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba部分的地球系统模型模拟轨道参数和模拟的细节。gydF4y2Ba
扩展数据图4冷舌头海温年周期的变化在CESM删删e = 0.01和e = 0.02,及其适合方程gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)冷舌头SST(平均6°s - 6°N,清晰地显示140 - 90°W) e = 0.01和不同经度的近日点。一年一度的意思是策划之前删除。(gydF4y2BabgydF4y2Ba)中数据的最小二乘面配合(a),使用方程gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。(gydF4y2BacgydF4y2Ba)和(gydF4y2BadgydF4y2Ba一样):(a)和(b)分别除了e = 0.02。见表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba拟合系数。gydF4y2Ba
扩展数据图5 CESM 1.2年度周期的不同组合下的赤道太平洋海温倾斜和距离的影响。gydF4y2Ba
策划是气候平均每月平均SST 6°s - 6°N清晰地显示整个太平洋。在所有情况下,垂下的= 0°。为了便于比较,一个偏移量添加到每个面板,年平均海温平均超过145°e - 85°W是一样的观测数据,扩展数据图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba27.44°C。(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)e = 0.05,倾斜= 23.439°(倾斜和距离运行);(gydF4y2BabgydF4y2Ba)e = 0.05,倾斜= 0°(distance-only运行);(gydF4y2BacgydF4y2Ba)e = 0.00,倾斜= 23.439°(tilt-only运行);(gydF4y2BadgydF4y2Ba年度周期的)和(b)和(c),添加到(a)的年平均;和(gydF4y2BaegydF4y2Ba)e = 0,倾斜= 0°(0年度强制运行)。gydF4y2Ba
扩展数据图6赤道温跃层反应CESM垂下的模拟连接西赤道太平洋纬向风应力改变冷舌头的变化。gydF4y2Ba
垂下的情况下(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba90°),(gydF4y2BabgydF4y2Ba180°),(gydF4y2BacgydF4y2Ba270°),(gydF4y2BadgydF4y2Ba)0°。gydF4y2Ba轮廓gydF4y2Ba显示6°s - 6°N平均温度异常清晰地显示在意味着温跃层深度为e = 0.04,说删。首先减去平均温度在所有垂下的情况下,删除温跃层的倾斜效应的影响。等高线间距为0.5 k,冲值是负的;零线不显示。为了清楚起见,只有东部的170°E值绘制。温跃层异常的向东传播视觉效果明显。阴影代表对应的纬向风应力异常平均6°s - 6°N清晰地显示;首先减去平均所有垂下的情况下,删除倾斜的影响效果。只值在西太平洋(160°W)以西的绘制。正值表示西风带。 Although only four LOP cases are shown here, a deeper thermocline (as indicated by warmer temperature) in the western Pacific is accompanied by a westerly wind stress anomaly (and vice versa) for all LOP cases.
扩展数据图7中间耦合模型(ICM)实施距离效应annually-varying风强制生成一个冷舌头年度周期。gydF4y2Ba
所有字段如图所示是平均6°s - 6°N清晰地显示。(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)距离效应模型级别最低的纬向风异常CESM 1.2耦合到一块海洋(等高线间距0.75 m / s,虚线轮廓是消极的,零等值省略)和对海温响应的ICM应用风迫使(阴影)。这表明产生的冷舌头年度周期SST的风。(gydF4y2BabgydF4y2Ba海洋)完整的纬向风(CESM 1.2板+ ICM)异常160°W(阴影)和ICM温跃层深度异常以东170°E(等高线间距2 m,虚线轮廓是消极的,零等值省略)。这表明之间的连接通过温跃层变化风和寒冷的舌头。(gydF4y2BacgydF4y2Ba海温异常)由于距离影响轨道迫使CESM 1.2耦合的一片海洋,显示了在12月达到峰值,变暖的热力学响应日晒的距离的影响。海温变化的大小是没有直接的可比性,ICM的面板(a),由于缺乏海洋动力反馈板海洋改变热力学SST的反应。看到gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba部分的模拟ICM热带太平洋的详情。gydF4y2Ba
扩展数据图8沃克环流季节性纵向变化由于距离的效果。gydF4y2Ba
distance-only之间的差异和零年度迫使跑(前-后)对各种气候领域平均值(在远日点)在左侧列中,3月到6月,September-December(近日点后)在右列。(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BabgydF4y2Ba)降水(阴影),风应力(向量)。(gydF4y2BacgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BadgydF4y2Ba在赤道)带状推翻循环显示为向量,与纬向风的x分量是不同的组件(m / s)平均10°S-10°N和压力垂直速度分量(Pa / s)乘以250,平均10°S-10°N。绿色栏(c - d)的近似经度海上大陆。(gydF4y2BaegydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba)200 mb的速度势。(gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba)表面的压力。面板(a - b)中的降水显示赤道的位置转移降雨量之间的海上大陆和西方赤道太平洋和September-December 3月到6月之间,与改变西赤道太平洋赤道交易。面板(c - d)中的带状推翻循环显示异常沉降在海上大陆和异常隆起在西赤道太平洋在3月到6月,指示一个向东转移的主要隆起地区沃克环流;September-December产生相反的效果。速度势的变化板(e-f)显示一个主要的纬向波数与节点1模式在海上大陆,扭转在3月到6月之间,September-December迹象。面板的表面压力变化(g-h)显示大气质量之间摇摆不定的非洲/印度洋和太平洋,再与节点在海上的大陆。因此,所有字段显示符合季节性沃克环流转向东方的纵向转移和向西方September-December 3月到6月。M_Map包gydF4y2Ba41gydF4y2Ba用于生成地图,使用海岸线数据从全球自洽,层次,高分辨率的地理数据库gydF4y2Ba42gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
扩展数据图9一致冷舌头年度周期变化之间的iCESM 1.2和CESM垂下的模拟。gydF4y2Ba
策划是气候平均每月平均SST 6°s - 6°N,清晰地显示(上面一行)iCESM 1.2gydF4y2Ba40gydF4y2Ba,(2rd行)CESM删。上面一行上的数字表示的近日点经度(90°=近日点在冬至日,180°=在春分,270°=在夏至,在秋分和0°=),和最后一列从模拟设置偏心度为零。为了便于比较,一个偏移量添加到每个面板,年平均海温平均超过145°e - 85°W是一样的观测数据,扩展数据图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba27.44°C。尽管CESM垂下的集成时间短,寒冷的舌头季节性周期变化不再iCESM 1.2模拟定性相似。gydF4y2Ba
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蒋介石J.C.H.阿特伍德,境、Vimont D.J.gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba两个年度周期太平洋冷舌下轨道进动。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba611年gydF4y2Ba,295 - 300 (2022)。https://doi.org/10.1038/s41586 - 022 - 05240 - 9gydF4y2Ba
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