Mudanças forçadas na circulação do Pacific Walker ao longo do último milênio

Natureza (2023)Cite este artigo

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A circulação Pacific Walker (PWC) tem uma influência descomunal no tempo e no clima em todo o mundo. No entanto, a resposta da moto aquática às forças externas não é clara1,2, com dados empíricos e simulações de modelos muitas vezes discordando sobre a magnitude e o sinal destas respostas3. A maioria dos modelos climáticos prevê que a PWC acabará por enfraquecer em resposta ao aquecimento global4. No entanto, o PWC fortaleceu-se de 1992 a 2011, sugerindo um papel significativo para o forçamento antrópico e/ou vulcânico de aerossóis5, ou variabilidade interna. Aqui usamos um novo conjunto de reconstrução de PWC derivado de paleoproxy, resolvido anualmente, multi-método (1200-2000) para mostrar que o fortalecimento do PWC de 1992-2011 é anômalo, mas não sem precedentes no contexto dos últimos 800 anos. É pouco provável que o fortalecimento do PWC entre 1992 e 2011 tenha sido uma consequência de forçamento vulcânico e pode, portanto, ter resultado de forçamento antropogénico de aerossóis ou de variabilidade natural. Não encontramos nenhuma tendência significativa da PWC da era industrial (1850-2000), contrastando com o enfraquecimento da PWC simulado pela maioria dos modelos climáticos3. No entanto, uma mudança da era industrial para uma variabilidade de frequência mais baixa sugere uma influência antropogénica subtil. A reconstrução também sugere que as erupções vulcânicas desencadeiam um enfraquecimento da PWC semelhante ao El Niño, semelhante à resposta simulada pelos modelos climáticos.

O PWC é o componente zonal da circulação atmosférica sobre o Pacífico tropical. O PWC pode ser caracterizado por um gradiente de pressão ao nível do mar (SLP) (ΔSLP) através do Pacífico equatorial, com convecção profunda sobre a piscina quente do Indo-Pacífico, subsidência sobre o Pacífico leste equatorial, ventos de oeste da alta troposfera e leste de superfície (o Ventos alísios do Pacífico). Fortemente acoplado à temperatura tropical da superfície do mar do Pacífico (TSM), o PWC forma o componente atmosférico do El Niño-Oscilação Sul (ENSO), o modo dominante da variabilidade climática interanual global. Apesar da sua importância para o clima global, tanto a resposta da moto aquática às forças radiativas externas como a sua variabilidade intrínseca são pouco compreendidas2,6. Por exemplo, não surgiu nenhum consenso sobre se o forçamento antropogénico fortaleceu a PWC7,8, enfraqueceu-a9,10,11 ou não teve influência detectável12. A maioria dos conjuntos de dados observacionais indicam que o PWC se fortaleceu consideravelmente entre cerca de 1992 e 2011, numa tendência para condições mais “semelhantes ao La Niña”5,13. No entanto, não se sabe se este fortalecimento foi forçado externamente ou se resultou de variabilidade intrínseca2,8, em parte porque o fortalecimento está consistentemente ausente nas simulações de modelos climáticos3,14.

A elevada variabilidade intrínseca da PWC é um obstáculo substancial à detecção de mudanças forçadas6, uma vez que os registos observacionais são demasiado curtos para caracterizar de forma robusta os dois9. As reconstruções ENSO resolvidas anualmente permitiram avaliar a resposta do ENSO às erupções vulcânicas, ou seja, a maior forçante pré-industrial do último milénio15. No entanto, a resposta da TSM do Pacífico tropical ao forçamento vulcânico permanece controversa16, e avaliações semelhantes não foram possíveis para o PWC, uma vez que a variabilidade atmosférica é notoriamente difícil de reconstruir sem transformações complexas do sistema proxy17,18. As inferências existentes sobre a variabilidade da moto aquática pré-industrial19,20,21 são derivadas de registros resolvidos aproximadamente de cada vez que dependem de uma combinação de sensores proxy sensíveis a diferentes aspectos do hidroclima (em vez da circulação atmosférica diretamente) e são de resolução muito baixa para avaliar a variabilidade interanual.

Aqui contextualizamos a variabilidade do PWC da era observacional com uma nova reconstrução anual do PWC resolvida de 1200 a 2000, derivada de 59 registros proxy paleoclima e incluindo 4.800 membros do conjunto que amostram a incerteza a partir de dados observacionais, método de reconstrução e cronologias de registro. Nossa variável alvo foram anomalias no ΔSLP transpacífico (ref. 11), que tem sido usado em muitos estudos para quantificar o PWC (Fig. 1b; Métodos). As anomalias ΔSLP foram calculadas em relação a 1960-1990. Valores mais altos de ΔSLP representam uma PWC mais forte, que corresponde amplamente a condições atmosféricas mais 'semelhantes a La Niña'; valores mais baixos de ΔSLP representam um PWC mais fraco ou condições mais 'semelhantes ao El Niño'.