Zonal and meridional mass redistribution at ENSO and decadal timescales in the tropical Pacific
Redistribution zonale et méridienne de masse aux échelles ENSO et décennale dans le Pacifique tropical
Résumé
The main modes of interannual climate variability in the tropical Pacific are identified using satellite data for the 1993-99 period and a linear model forced by observed wind for the 1964-99 period. The first mode is typical of ENSO variability. It consists of a zonal seesaw pattern in sea level around a fulcrum at the dateline, associated with an equatorial patch of zonal wind centered near the dateline. The second mode consists of a meridional seesaw pattern in sea level around a fulcrum at 5°N, associated with opposite zonal wind anomalies in the northwestern and southeastern parts of the tropical Pacific. The second mode, particularly active during the very strong 1982-83 and 1997-98 El Niño events, statistically leads ENSO by several months. Its temporal function seems to include a decadal component. Mass transports (0-200 m) associated with both modes of variability are simulated. The first mode is characterised by predominant zonal transports. The second mode, mainly associated with meridional geostrophic transports across 5°N, can be described as a low-frequency, asymmetric recharge oscillator.
An OGCM forced by atmospheric reanalysis is then used for the 1951-99 period. It proves able to reproduce the modes of variability described above. The model outputs are validated against surface currents, warm water transports, dynamic height and sea level data.
The simulated dynamic height includes a partly artificial linear trend. The origin of this trend is identified in the wind forcing. Subtropical cells, which may play an important role in the decadal variability of the tropical Pacific are simulated. The model shows, in agreement with available data, that the increase of the equatorial SST during the last decades could be linked to a decrease of the meridional transports in the pycnocline.
Les deux principaux modes de variabilité interannuelle en niveau de la mer et vent zonal sont mis en évidence à l’aide de données satellitaires sur la période 1993-99 et d’un modèle linéaire forcé par les vents observés sur la période 1964-99. Le premier mode, caractéristique d’ENSO, consiste en un basculement zonal de niveau de la mer autour de la ligne de changement de date, associé à des anomalies de vent équatorial à la même longitude.
Le second mode consiste en un basculement méridien de niveau de la mer autour de 5°N, associé à des anomalies de vent de signe opposé dans le nord-ouest et le sud-est du Pacifique tropical. Ce second mode, statistiquement précurseur d’ENSO, semble inclure une composante décennale. Il est particulièrement actif pendant les forts événements El Niño de 1982-83 et 1997-98. Les transports (0-200m) associés à ces deux modes sont calculés à l’aide du modèle. Le premier mode est essentiellement lié à des transports zonaux. Le second mode, qui s’apparente à une version asymétrique et basse fréquence de la théorie de l’oscillateur rechargé, fait intervenir principalement le transport géostrophique à 5°N dans le milieu du bassin.
Un OGCM, dont le forçage atmosphérique est issu de réanalyses, est utilisé ensuite sur la période 1951-99. Il reproduit les modes de variabilité décrits précédemment. Le modèle est validé à l’aide de données de courants de surface, transports, hauteur dynamique et niveau de la mer. La hauteur dynamique simulée montre une tendance linéaire en partie artificielle.
L’origine de cette tendance est identifiée dans le forçage en vent. Les cellules méridiennes de circulation subtropicale, qui joueraient un rôle important dans la variabilité décennale du Pacifique tropical, sont simulées. Le modèle montre, en accord avec certaines données, que l’augmentation de la SST équatoriale durant les dernières décennies pourrait être liée à la baisse de la convergence des transports dans la pycnocline.