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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.14.2023.tde-04032024-194824
Document
Author
Full name
Anderson Augusto Bier
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Ambrizzi, Tercio (President)
Drumond, Anita Rodrigues de Moraes
Ferraz, Simone Erotildes Teleginski
Souza, Everaldo Barreiros de
Souza, Rita Valeria Andreoli de
Title in English
Changes in the South Atlantic Dipole and impacts on the climate of South America under the aspect of climate change
Keywords in English
CMIP6.
Global warming
Interdecadal Pacific Oscillation
South Atlantic Dipole
Abstract in English
Over the past few decades, the South Atlantic Ocean (SAO) has experienced notable changes in its physical characteristics due to human-induced climate change. These changes encompass various aspects such as increased Agulhas leakage, alterations in wind-driven ocean circulation, salinity shifts, and changes in sea surface temperature (SST). In this context, the South Atlantic Dipole (SAD), the main coupled ocean-atmosphere variability mode in the region, may also be subject to modifications. This study aims to examine the historical changes in the SAD (1851-present) and its projections under different future global warming scenarios (2015-2100), utilizing reanalysis data and outputs from the CMIP6 models. The analysis incorporates periods associated with the phases of the Interdecadal Pacific Oscillation (IPO), which are linked to climate variability in the SAO, to evaluate changes in the SAD and the resulting climate impacts on South America during the historical period.Emphasis is placed on understanding the SADs seasonality, particularly its evolution during the austral summer when it exhibits important dynamics with the South American climate. Key findings for the historical period indicate a southward displacement of the entire SAD pattern, consistent with observed oceanic and atmospheric changes attributed to global warming. This shift is accompanied by a transition from a tripole to a dipole pattern of precipitation anomalies over the South American continent during the summer season. Additionally, the SAD demonstrates an alternating relationship with the IPO phases, exhibiting a positive (negative) relationship with Pacific Niño SST anomalies during the IPOs negative (positive) phase. Regarding the representation of the SAD by the best CMIP6 models during the historical period, they generally capture the essential characteristics of this oscillation. These models effectively reproduce features such as the modes characteristics, oscillation period, and seasonal variability. However, they fail to capture the signal associated with the Atlantic Niño (typically linked to the SAD) and the southward shift of the SAD observed in recent decades. In future climate scenarios projected by the CMIP6 models, the main findings concerning the SAD highlight an intensification of SST anomalies, mean sea level pressure (MSLP), and related precipitation. These anomalies are most pronounced under the SSP3-7.0 scenario. Additionally, the different scenarios suggest that the SAD is associated with a dipole pattern of precipitation between North and Southeast South America.
Title in Portuguese
Alterações no Dipolo do Atlântico Sul e impactos sobre o clima da América do Sul sob o aspecto de mudanças climáticas
Keywords in Portuguese
Aquecimento global
CMIP6.
Dipolo do Atlântico Sul
Oscilação Interdecadal do Pacífico
Abstract in Portuguese
Nas últimas décadas, o Oceano Atlântico Sul (OAS) experimentou mudanças notáveis em suas características físicas devido às mudanças climáticas produzidas pelo homem. Essas mudanças abrangem vários aspectos como o aumento do vazamento de Agulhas, alterações na circulação oceânica induzida pelo vento, mudanças na salinidade e na temperatura da superfície do mar (TSM). Nesse contexto, o Dipolo do Atlântico Sul (DAS), o principal modo acoplado de variabilidade oceano-atmosfera na região, também pode sofrer alterações. Este estudo visa examinar as mudanças históricas no DAS (1851-presente) e suas projeções sob diferentes cenários futuros de aquecimento global (2015-2100), utilizando dados de reanálise e de saídas de modelos do CMIP6. A análise incorpora períodos associados às fases da Oscilação Interdecadal do Pacífico (OIP), que estão ligados à variabilidade climática no OAS, para avaliar as mudanças no DAS e os impactos climáticos resultantes na América do Sul durante o período histórico. Uma ênfase é dada para compreender a sazonalidade do DAS, em particular sua evolução durante o verão austral, quando o modo apresenta uma dinâmica importante com o clima sul-americano. As principais descobertas para o período histórico indicam um deslocamento para o sul de todo o padrão DAS, consistente com as mudanças oceânicas e atmosféricas observadas e atribuídas ao aquecimento global. Esta mudança é acompanhada por uma transição de um padrão tripolo para um dipolo de anomalias de precipitação sobre o continente sul-americano durante a estação de verão. Adicionalmente, o DAS demonstra uma relação alternada com as fases do OIP, exibindo uma relação positiva (negativa) com as anomalias de TSM do Niño do Pacífico durante a fase negativa (positiva) do OIP. Quanto à representação do DAS pelos melhores modelos do CMIP6 durante o período histórico, eles geralmente captam as características essenciais dessa oscilação. Esses modelos reproduzem efetivamente recursos como a formatação do modo, período de oscilação e variabilidade sazonal. No entanto, não conseguem captar o sinal associado ao Niño do Atlântico (tipicamente acoplado ao DAS) e ao deslocamento para sul do DAS observado nas últimas décadas. Nos cenários climáticos futuros projetados pelos modelos CMIP6, os principais achados relativos ao DAS destacam uma intensificação das anomalias de TSM, pressão ao nível do mar média (PNMM) e precipitação relacionada. Essas anomalias são mais pronunciadas no cenário SSP3-7.0. Além disso, os diferentes cenários sugerem que o DAS está associado a um padrão dipolo de precipitação entre o norte e o sudeste da América do Sul.
 
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Publishing Date
2024-04-01
 
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