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Increasing the Atlantic subtropical jet cools the circum-North Atlantic Region

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The aim of this paper is to model part of a scenario for abrupt climate change over the North Atlantic sector in a General Circulation Model of intermediate complexity. Central to this scenario is the hypothesis that a substantial strengthening of the Atlantic subtropical jet will lead to a reorganization of the mid-latitude atmospheric circulation in which the Atlantic subtropical and eddy-driven jets coincide. The subtropical jet over the North Atlantic sector is increased by calculating optimal model tendency perturbations, using a recently developed technique. Strengthening of the subtropical jet is achieved by model tendency perturbations which (1) sharpen the meridional gradient in streamfunction or (2) force a strong and persistently negative North Atlantic Oscillation pattern in the upper troposphere. Both approaches lead to similar forcing patterns. It is found that when the subtropical jet is sufficiently strong, the eddy-driven jet is indeed drawn to the northern rim of the subtropical jet. This reduces atmospheric meridional heat transport over the North Atlantic. In the model, a positive feedback is observed; the southern sea ice-edge extends further south and snowcover over Europe is more persistent. All factors combined result in an overall cooling of the circum-North Atlantic region.

In einem allgemeinen Zirkulationsmodell mittlerer Komplexität wird ein Teil eines Szenariums für einen plötzlichen Klimawandel im Nordatlantischen Gebiet modelliert. Die Basishypothese dieses Szenariums ist, dass eine deutliche Verstärkung des subtropischen Jets über dem Atlantik zu einer Veränderung der atmosphärischen Zirkulation in den mittleren Breiten führt, bei der der subtropische und der wirbelgetriebene Jet zusammenfallen. Der subtropische Jet über dem Nordatlantik wird verstärkt indem mit einer kürzlich entwickelten Methode optimale Störungen der Modelltendenzen berechnet werden. Eine Verstärkung des subtropischen Jets wird durch Störungen der Modelltendenzen erreicht, die (1) den meridionalen Gradienten der Stromfunktion erhöhen, oder (2) das Modell bleibend in ein Strömungsmuster drängen, dass der negativen Phase der Nordatlantischen Oszillation in der oberen Troposphäre entspricht. Beide Ansäze führen zu denselben antreibenden Mustern. Wir finden, dass ein genügend starker subtropischer Jet tatsächlich dazu führt, dass der wirbelgetriebene Jet in den nördlichen Rand des subtropischen Jets gezogen wird. Dies vermindert den meridionalen atmosphärischen Wärmetransport über dem Nordatlantik. Im Modell wird eine positive Rückkopplung beobachtet: Die südliche Grenze des Meereises verschiebt sich nach Süden, und Europa bleibt länger schneebedeckt. Alle Faktoren zusammen führen zu einer Abkühlung des Nordatlantischen Gebietes.

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2007/0252

Publication date: December 1, 2007

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