Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Dinámica de la circulación zonalmente asimétrica del hemisferio sur |
| Título alternativo: | Dynamics of the Southern Hemisphere zonally asymmetric circulation |
| Autor: | Campitelli, Elio Cumelen |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CIMA)
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| Fecha de defensa: | 2024-03-11 |
| Fecha en portada: | 11 de marzo de 2024 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos |
| Director: | Vera, Carolina Susana |
| Director Asistente: | Díaz, Leandro Baltasar |
| Consejero: | Menéndez, Claudio Guillermo |
| Jurado: | Jaques Coper, Martín; Ambrizzi, Tércio; Araneo, Diego Christian |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7490_Campitelli |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7490_Campitelli.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7490_Campitelli |
| Ubicación: | Dep.ATM 007490 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Campitelli, Elio Cumelen. (2024). Dinámica de la circulación zonalmente asimétrica del hemisferio sur. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7490_Campitelli |
Resumen:
El objetivo de esta tesis es describir y avanzar en el entendimiento de la circulación zonalmente asimétrica en el hemisferio sur en escalas estacionales y más largas. Para ello, se utilizaron datos de reanálisis de ERA5, simulaciones históricas de del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP6) y experimentos de sensibilidad del Proyecto de Intercomparación de Modelos de Detección y Atribución (DAMIP). Se computaron las Funciones Empíricas Ortogonales Complejas (cEOF) de las anomalías zonales de altura geopotencial en 200 hPa y 50 hPa en conjunto, lo que permitió caracterizar los principales patrones de variabilidad de la circulación zonalmente asimétrica en fase y amplitud. Se identificaron dos modos principales de variabilidad. El primer cEOF (cEOF1) representa la variabilidad de la onda zonal 1 en la estratosfera y está asociado a un patrón de tipo Modo Anual del Sur (SAM) en la tropósfera y con anomalías significativas de ozono estratosférico. Su fase de 0o presenta una tendencia positiva en el período 1940–2020 consistente con la evolución del agujero de la capa de ozono. En cambio, el segundo cEOF (cEOF2) representa un patrón de onda 3 con magnitud máxima en el Pacífico en la tropósfera principalmente y con una señal menos significativa en la estratósfera. Este modo está relacionado con patrones espaciales de tipo Patrón del Pacífico-Sudamérica (PSA) y con un patrón anular de tipo SAM. Su impacto en las anomalías de temperatura del aire en superficie y de precipitación depende de su fase. Si bien este modo está activo en ausencia de forzante tropical, las anomalías de temperatura de la superficie del mar en el Pacífico tropical determinan su fase. Se realizó un estudio de la variabilidad del SAM separándola en su parte zonalmente simétrica (S-SAM) y asimétrica (A-SAM). El S-SAM está asociado a un patrón anular zonalmente simétrico mientras que el A-SAM está asociado a un patrón de onda zonal 3-4. La correlación entre el SAM y El Niño-Oscilación del Sur se debe únicamente a su parte asimétrica y la tendencia del SAM sólo se observa en su parte simétrica. Los impactos regionales de cada componente también son diferentes y responden a distintos procesos. El estudio de la relación de ambas componentes del SAM con los modos principales de variabilidad zonalmente asimétrica mostró que el cEOF1 está moderadamente relacionado con el A-SAM, principalmente su fase de 90o en la estratósfera. La fase de 90o del cEOF2 está altamente correlacionada con el A-SAM en la tropósfera, lo que sugiere que se trata de dos índices que describen el mismo fenómeno. Esto sugiere que el A-SAM no sea un modo físico sino que debe ser entendido como una fase del cEOF2 (PSA) y que sólo surge como parte del SAM debido a la metodología utilizada para aislarlo. Finalmente, se analizaron estos modos en simulaciones históricas de CMIP6 y se encontró que la capacidad de los modelos de representar estos modos es relativamente buena aunque varía entre los modelos. La media multi-modelo los representa de manera adecuada. Asimismo se encontró que la mayoría de los modelos exageran la relación entre los modos y la temperatura de la superficie del mar. En la exploración de la influencia de los forzantes externos en explicar las tendencias asociadas con las fases del cEOF1 se encontró que para la fase de 0o, el aumento de los gases de efecto invernadero fuerza una tendencia negativa, mientras que la variación del ozono estatosférico fuerza una tendencia positiva. Ambas tendencias se compensan y la tendencia en los experimentos históricos es casi nula. Para la fase de 90o, la variación tanto de los gases de efecto invernadero como del ozono estratosférico fuerzan una tendencia negativa, mientras que el forzante de los aerosoles estratosféricos fuerzan una tendencia positiva. El balance de estos forzantes genera una tendencia negativa.
Abstract:
This thesis objective is to describe and improve our understanding of the zonally asymmetric circulation in the Southern Hemisphere in seasonal and longer timescales. To that end, we used ERA5 data, Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) historical simulations and Detection and Attribution Model Intercomparison Project (DAMIP) sensibility experiments. We computed the Complex Empirical Orthogonal Functions (cEOFs) of the 200 hPa and 50 hPa geopotental height zonal anomalies, which enabled us to characterise the amplitude and phase of the main variability patterns of the zonally asymmetric circulation. Two main modes of variability were identified. The first cEOF (cEOF1) represents the zonal wave 1 variability in the stratosphere and is associated with a Southern Annular mode (SAM) like pattern in the troposphere and significant stratospheric ozone anomalies. Its 0o phase has a positive trend in the 1940–2020 period, consistent with the evolution of the ozone hole. On the other hand, the second cEOF (cEOF2) represents a wave 3 pattern with maximum amplitude in the Pacific region mainly in the troposphere with a weaker signal in the stratosphere. This mode is related to Pacific-South American mode (PSA) like spatial patterns and an SAM-like annular pattern. Its impact on surface-level temperature and precipitation anomalies depends on its phase. Although this mode is active in the absence of tropical forcing, tropical Pacific sea surface temperature anomalies do influence its phase. We separated the SAM into its zonally symmetric (S-SAM) and asymmetric (A-SAM) parts. The S-SAM is associated with an zonally symmetric annular pattern whereas the A-SAM is associated with a zonal wave 3-4. The correlation between El Niño-Southern Oscillation and SAM is due solely to the latter’s asymmetric component, while the SAM index positive trend is only present in its symmetric component. Regional impacts of each component are also distinct and correspond to distinct processes. By studying the relationship between both SAM components and the main modes of variability we concluded that the cEOF1 is moderately related with the A-SAM, mainly in its 90o phase in the stratosphere. The cEOF2 90o phase is highly correlated with the A-SAM in the troposphere, which indicates that these two indices are describing the same physical phenomenon. This further suggest that the A-SAM might not be a physical mode and that it should be instead be understood as a phase of the cEOF2 (PSA) and it appears as part of the SAM due to the methods used to isolate it. Finally, we studied these modes in CMIP6 historical simulations and found that they can represent them relatively well, although model ability varies widely. The multimodel mean does represent them satisfactorily. However, most models overestimate the relationship between these modes and sea surface temperatures. Exploration of the external forcings which could explain the cEOF1 trend we found that the increase in greenhouse gasses forces a negative trend in the cEOF1 0o phase, while the change in stratospheric ozone forces a positive trend. Both effects partially compensate to explain the almost null trend in the historical experiments. For the 90o phase, both greenhouse gasses and stratospheric ozone force a negative trend, while stratospheric aerosols force a positive trend. The balance of these forcings results a a negative trend.
Citación:
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Campitelli, Elio Cumelen. (2024). Dinámica de la circulación zonalmente asimétrica del hemisferio sur. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7490_Campitelli
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Campitelli, Elio Cumelen. "Dinámica de la circulación zonalmente asimétrica del hemisferio sur". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7490_Campitelli
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