지난 천년 동안 퍼시픽 워커 순환의 강제 변화

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퍼시픽 워커 순환(PWC)은 전세계 날씨와 기후에 큰 영향을 미칩니다. 그러나 외부 강제력에 대한 PWC의 반응은 불분명하며1,2, 경험적 데이터와 모델 시뮬레이션은 이러한 반응의 크기와 부호에 대해 종종 의견이 일치하지 않습니다3. 대부분의 기후 모델은 지구 온난화에 대응하여 PWC가 궁극적으로 약화될 것이라고 예측합니다4. 그러나 PWC는 1992년부터 2011년까지 강화되어 인위적 및/또는 화산 에어러솔 강제5 또는 내부 변동성에 대한 중요한 역할을 제시합니다. 여기서 우리는 새로운 연간 해결, 다중 방법, 팔라에오프록시 파생 PWC 재구성 앙상블(1200-2000)을 사용하여 1992-2011년 PWC 강화가 변칙적이지만 지난 800년의 맥락에서 전례가 없는 것은 아니라는 것을 보여줍니다. 1992~2011년 PWC 강화는 화산 강제력의 결과일 가능성이 낮으며 따라서 인위적 에어러솔 강제력이나 자연 변동성으로 인해 발생했을 수 있습니다. 우리는 대부분의 기후 모델에 의해 시뮬레이션된 PWC 약화와 대조적으로 산업화 시대(1850~2000)의 PWC 추세를 발견하지 못했습니다3. 그러나 산업 시대의 저주파 변동성으로의 전환은 미묘한 인위적 영향을 암시합니다. 재구성은 또한 화산 폭발이 기후 모델에 의해 시뮬레이션된 반응과 유사하게 엘니뇨와 같은 PWC 약화를 유발한다는 것을 시사합니다.

PWC는 열대 태평양 대기 순환의 구역 구성 요소입니다. PWC는 인도-태평양 따뜻한 웅덩이에 대한 깊은 대류, 적도 동태평양에 대한 침강, 대류권 상층 서풍 및 지표 동풍(대류권 상층부 서풍 및 지표 동풍)을 포함하는 적도 태평양 전역의 해수면 기압(SLP) 구배(ΔSLP)를 특징으로 할 수 있습니다. 태평양 무역풍). 열대 태평양 해수면 온도(SST)와 밀접하게 결합된 PWC는 전지구 경년 기후 변동의 지배적인 모드인 엘니뇨-남방 진동(ENSO)의 대기 구성 요소를 형성합니다. 지구 기후에 대한 중요성에도 불구하고, 외부 복사강제력에 대한 PWC의 반응과 본질적인 변동성은 제대로 이해되지 않았습니다2,6. 예를 들어, 인위적 강제력이 PWC7,8을 강화했는지, 약화시켰는지9,10,11 또는 감지할 수 있는 영향이 없는지에 대한 합의가 이루어지지 않았습니다12. 대부분의 관측 데이터 세트에 따르면 PWC는 1992년부터 2011년 사이에 상당히 강화되어 '라니냐와 유사한' 조건으로 가는 경향이 있습니다5,13. 그러나 이러한 강화가 외부적으로 강제된 것인지 아니면 본질적인 변동성의 결과인지는 알 수 없습니다2,8. 부분적으로는 강화가 기후 모델 시뮬레이션에서 지속적으로 부재하기 때문입니다3,14.

PWC의 높은 본질적인 변동성은 강제 변경을 감지하는 데 상당한 장애물입니다. 관측 기록이 너무 짧아서 두 가지를 강력하게 특성화할 수 없기 때문입니다. 매년 해결된 ENSO 재구성을 통해 지난 천년 동안 가장 큰 산업화 이전 강제력인 화산 폭발에 대한 ENSO의 반응을 평가할 수 있었습니다15. 그러나 화산 강제력에 대한 열대 태평양 SST 반응은 여전히 ​​논쟁의 여지가 있으며16 대기 변동성은 복잡한 프록시 시스템 변환 없이 재구성하기가 매우 어렵기 때문에 PWC에 대해서는 유사한 평가가 불가능했습니다17,18. 산업화 이전 PWC 변동성에 대한 기존 추론은(직접 대기 순환이 아닌) 수기후의 다양한 측면에 민감한 프록시 센서의 혼합에 의존하고 경년 변동성을 평가하기에는 해상도가 너무 낮은 대략 10년 단위로 해결된 기록에서 파생됩니다.

여기서 우리는 59개의 고기후 프록시 기록에서 파생되고 관측 데이터, 재구성 방법 및 기록 연대기에서 불확실성을 샘플링하는 4,800개의 앙상블 멤버를 포함하여 1200년부터 2000년까지 매년 새로운 PWC 재구성을 통해 관측 시대 PWC 변동성을 맥락화합니다. 우리의 목표 변수는 PWC를 정량화하기 위해 많은 연구에서 사용된 태평양 횡단 ΔSLP(참조 11)의 변칙이었습니다(그림 1b, 방법). ΔSLP 이상은 1960~1990년을 기준으로 계산되었습니다. ΔSLP 값이 높을수록 더 강한 PWC를 나타내며, 이는 '라니냐와 유사한' 대기 조건에 광범위하게 해당합니다. ΔSLP 값이 낮을수록 PWC가 약하거나 '엘니뇨와 유사한' 조건이 더 많다는 것을 나타냅니다.