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北极海冰融化影响东亚冬季天气和气候的研究进展以及学术争论焦点问题 总被引：3，自引：1，他引：2
北极历来是影响东亚冬季天气、气候的关键区域之一。北极表面增暖要比全球平均快2~3倍,即所谓北极的放大效应。随着全球增暖的持续以及北极海冰的持续融化,北极的生态环境正在发生显著的变化,进而可能对北半球中、低纬度的天气、气候产生影响。本文概述了有关北极海冰融化影响冬季东亚天气、气候的主要研究进展,特别是自2000年以来,北极海冰异常偏少影响东亚冬季气候变率以及极端严寒事件的可能途径、存在的科学问题,以及学术界的争论焦点。秋、冬季节是北极海冰快速形成时期,此时北极海冰对大气环流的影响要强于大气对海冰的影响。近二十年来的研究结果表明,北极海冰异常偏少,不仅影响北冰洋局地的气温和降水变化,而且通过复杂的相互作用和反馈过程,对北半球中、低纬度的天气、气候产生影响。北极海冰通过以下两个可能机制来影响东亚冬季的天气、气候:（1）北极海冰的负反馈机制;（2）由海冰异常偏少引起的平流层-对流层相互作用机制。秋、冬季节北极海冰持续异常偏少,特别是,巴伦支海-喀拉海海冰异常偏少,既可以加强冬季西伯利亚高压（东亚冬季风偏强）,也可以导致冬季风偏弱。导致海冰影响不确定性的部分原因是:（1）夏季北极大气环流状态影响北极海冰异常偏少对冬季大气环流的反馈效果;（2）冬季大气环流对北极海冰异常偏少响应的位置、强度不同造成的。秋、冬季节北极海冰持续异常偏少,在适宜的条件下（例如,前期夏季北极大气环流的热力和动力条件,有利于加强北极海冰偏少对冬季大气的反馈作用）,可以激发出有利于冬季亚洲大陆极端严寒过程的大气环流异常。目前学术界争论焦点主要集中在以下两个方面:（1）关于北极增暖、北极海冰融化对中纬度区域影响的争论;（2）关于1980年代后期以来,冬季欧亚大陆表面气温呈现降温趋势的原因。目前,有关北极海冰融化影响冬季欧亚大陆次季节变化以及极端天气、气候事件的过程和机制,我们认知非常有限,亟需开展深入细致的研究。 相似文献
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从2011/2012和2015/2016年冬季大气环流异常看北极海冰以及前期夏季北极大气环流异常的作用 总被引：1，自引：0，他引：1
利用美国NCEP/NCAR、欧洲中心ERA-Interim再分析资料,以及英国哈得来中心海冰密集度资料,通过诊断分析和数值模拟试验,研究了2011/2012和2015/2016年两个冬季大气环流异常的主要特征和可能原因。结果表明,尽管热带太平洋海温背景截然不同（分别为弱的拉尼娜事件和强厄尔尼诺事件）,但这两个冬季西伯利亚高压均异常偏强,自1979年以来其强度分别排第1和第5位。前期秋季北极海冰异常偏少是导致这两个冬季西伯利亚高压偏强的主要原因。更为重要的是,前期夏季北冰洋表面反气旋风场,以及其上空对流层中、低层平均气温偏高,加强了北极海冰偏少对冬季大气变率的负反馈,进一步促进了西伯利亚高压的加强,从而有利于东亚地区冬季阶段性强严寒的出现。因此,夏季北极大气环流的动力和热力状态不仅影响夏、秋季北极海冰,而且对海冰偏少影响亚洲冬季气候变率有重要调节作用。2015/2016年冬季强厄尔尼诺事件并不能掩盖来自北极海冰和大气环流的影响。 相似文献
3.
南极海冰首要模态呈现偶极子型异常,正负异常中心分别位于别林斯高晋海/阿蒙森海和威德尔海。过去研究表明冬春季节南极海冰涛动异常对后期南极涛动（Antarctic Oscillation,AAO）型大气环流有显著影响,而AAO可以通过经向遥相关等机制影响北半球大气环流和东亚气候。本文中我们利用观测分析发现南极海冰涛动从5～7月（May–July,MJJ）到8～10月（August–October, ASO）有很好的持续性,并进一步分析其对北半球夏季大气环流的可能影响及其物理过程。结果表明,MJJ南极海冰涛动首先通过冰气相互作用在南半球激发持续性的AAO型大气环流异常,使得南半球中纬度和极地及热带之间的气压梯度加大,在MJJ至JAS,纬向平均纬向风呈现显著的正负相间的从南极到北极的经向遥相关型分布。对流层中层位势高度场上,在澳大利亚北部到海洋性大陆区域,出现显著的负异常,在东亚沿岸从低纬到高纬呈现南北走向的“? + ?”太平洋—日本（Pacific–Japan,PJ）遥相关波列,其对应赤道中部太平洋及赤道印度洋存在显著的降水和海温负异常,西北太平洋至我国东部沿海地区存在显著降水正异常和温度负异常;低纬度北美洲到大西洋一带存在的负位势高度异常和北大西洋附近存在的正位势高度异常中心,构成一个类似于西大西洋型遥相关（Western Atlantic,WA）的结构,对应赤道南大西洋降水增加和南撒哈拉地区降水减少。从物理过程来看,南极海冰涛动首先通过局地效应影响Ferrel环流,进而通过经圈环流调整使得海洋性大陆区域和热带大西洋上方的Hadley环流上升支得到增强,海洋性大陆区域特别是菲律宾附近的热带对流活动偏强,激发类似于负位相的PJ波列,影响东亚北太平洋地区的大气环流,而热带大西洋对流增强和北传特征,则通过激发WA遥相关影响大西洋和欧洲地区的大气环流。以上两种通道将持续性MJJ至ASO南极海冰涛动强迫的大气环流信号从南半球中高纬度经热带地区传递到北半球中高纬地区,从而对热带和北半球夏季大气环流产生显著影响。 相似文献
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利用CMIP3模式在IPCC SRES A1B情景下对未来气候的预测结果,得到北极夏季无海冰的一种情况,即"free Arctic".利用相应的海温场和CO2含量驱动全球大气环流模式,模拟北极夏季无海冰时的东亚气候.试验结果表明,夏季北极无海冰时,全球表面气温有不同程度的明显升高,高纬地区升温幅度大干低纬地区,同纬度地... 相似文献
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1998年和2016年北大西洋海温异常对中国夏季降水影响的数值模拟研究 总被引：3，自引：0，他引：3
基于1979-2016年ERA-Interim再分析资料和CAM5.3模式,研究了2016年和1998年北大西洋海温异常对中国夏季降水以及大尺度环流的可能影响及其机制。结果表明,这两年前夏（6-7月）长江中下游及其以南地区降水均异常偏多,但1998年降水异常较2016年更为显著。后夏（8月）,2016年长江以南地区降水异常偏多,长江-黄河流域降水异常偏少,而1998年降水异常分布与之相反。2016年和1998年夏季中国东部降水异常的差异与西北太平洋对流层低层异常反气旋以及欧亚中高纬度环流变化的共同作用直接相关。敏感性数值试验的结果表明,北大西洋海温异常的显著差异是导致2016年和1998年夏季中国东部降水以及大尺度环流异常存在明显差异的重要原因之一。一方面,北大西洋海温异常可以通过改变欧亚中高纬度环流进而对中国夏季降水产生影响。1998年北大西洋海温异常自热带至副极地呈类似"+ - +"型分布,这种海温异常型能够在前夏欧亚中高纬度地区激发出双阻型的环流异常响应。2016年北大西洋海温异常自热带至副极地呈相对弱的"- + -"型分布,欧亚中高纬度环流异常响应总体偏弱。另一方面,北大西洋海温异常还可以通过影响热带纬向环流进而对西北太平洋对流层低层异常反气旋起调制作用。1998年北大西洋海温异常对夏季西北太平洋异常反气旋起增强作用,这与热带印度洋-太平洋海温的强迫作用相协调。然而,2016年北大西洋海温异常则有利于西北太平洋异常反气旋的减弱,这与热带印度洋-太平洋海温的强迫作用相反。因此,在这3个大洋的协同作用下,2016年和1998年前夏西北太平洋异常反气旋均偏强,但前者的振幅弱于后者。在后夏,1998年西北太平洋对流层低层仍受异常反气旋控制,2016年则为异常气旋控制。 相似文献
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秋季是西北太平洋热带气旋平均强度最强的季节,热带气旋累积能量（accumulated cyclone energy, ACE）是热带气旋平均强度的表征指标,基于1979—2015年日本气象厅最佳路径热带气旋数据集,以及美国冰雪中心海冰数据和哈得来环流中心海温数据,利用回归分析和多元逐步回归等方法,对秋季西北太平洋ACE指数进行了分析和预报。研究表明：秋季西北太平洋ACE指数具有显著的年际变化特征,与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）有关,最大和最小值分别出现在1991年的厄尔尼诺年和1999年的拉尼娜年,在厄尔尼诺发展年的秋季ACE一般较强,而在拉尼娜衰减年的秋季热带气旋强度则较弱;ACE指数变化受来自北极海冰变化强迫中纬度异常波列的影响及其受到厄尔尼诺海温模态的调制;由于海冰在波弗特海的异常增多,强迫对流层高层夏季出现类似北半球环球遥相关型异常波列,波列正压下传,使得夏秋季西北太平洋副热带高压东退北移;副热带高压活动的变化和太平洋海温的异常分布影响了局地的环流,热带气旋生成源地弱的垂直风切变区域偏东和涡度显著增大有利于热带气旋在暖海洋上发展强盛。最后进行建模预报,预报效果为0.69。若单独使用海温或海冰作为唯一要素来预报,预报效果将大大降低。 相似文献
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热带太平洋对全球的气候有重要作用。然而,关于全球变暖背景下热带太平洋海温长期趋势的研究,迄今为止仍有争议。本文利用多套海表温度资料和次表层海温资料,基于无参的趋势估计方法（Theil-Sen趋势）,分析了热带太平洋海表温度长期趋势及赤道太平洋次表层海温长期趋势。多套资料的结果均表明在全球变暖背景下,热带太平洋冷舌区为长期冷趋势,而冷舌区之外的热带太平洋区域为长期暖趋势,即似La Ni?a（La Ni?a-like）海温长期趋势。此海温长期趋势是由热带太平洋冷舌模态所引起。当冷舌模态为正位相时,对应热带太平洋冷舌区为冷海温异常,而冷舌区之外的热带太平洋为暖海温异常。冷舌模态时间序列主要为长期趋势,而造成冷舌模态长期趋势的机制是全球变暖强迫下的海洋动力反馈过程。赤道太平洋的表层和次表层海温似La Ni?a型的长期趋势,是冷舌模态在表层海温和次表层海温上的不同体现。 相似文献
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极地海冰变化对气候的影响 总被引：4，自引：2，他引：4
本文为“极地海冰变化对气候的影响”专题研究工作的简单小结。本工作从资料分析特别是从数值试验研究了极地海冰广度异常的气候效应，着重揭示了极地海冰异常对大气环流和气候的影响是全球性的，它可激发出全球大气异常遥相关型波形，表现出具有与赤道太平洋海温异常同样生命的作用；讨论了极地海冰异常对大气环流影响的机制以及极地海冰变化特征和物理过程。 相似文献
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通过对1961～2006年青海省地面气象资料和100hPa、500hPa格点资料和太平洋海温资料进行分析,结果表明:(1)全球气候变暖是三江源夏季高温干旱事件频繁出现的大背景,20世纪90年代显著增温以来,三江源夏季气温增温速率明显加快,2006年达到极值;(2)100～500hPa环流异常(暖高压)是造成三江源地区盛夏干旱的直接原因;(3)前期5月西太平洋海温也是影响三江源地区夏季干旱的因子之一。 相似文献
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2015年全球重大天气气候事件及其成因 总被引：2，自引：0，他引：2
2015年全球平均表面温度继续偏高,比1961—1990年平均值偏高0.76℃,成为有气象记录以来最暖的一年。年内,赤道中东太平洋海温异常偏暖,全球海洋平均热容量突破历史纪录。北极海冰年内最大值又创新低,南极海冰继续偏多。受下垫面因子的影响,大气环流持续性异常导致全球多地出现极端天气气候事件,如春季南亚地区暴雨成灾,夏季欧洲受到高温侵袭等。分析表明赤道中东太平洋以及赤道印度洋的海温异常偏高引起西太平洋副热带高压异常偏西、偏强,以及印度半岛局地对流活跃是导致南亚地区春季暴雨频繁的主要原因;另外,北极涛动负位相的维持导致中纬度西风减速及经向型环流的建立,是造成欧洲7月初高温热浪的直接原因。 相似文献
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本文首先利用NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料以及中国753站降水资料对太平洋—日本(Pacific-Japan,简称P-J)遥相关型在上世纪70年代末期气候突变前后的年代际变化特征进行了分析研究。结果表明,在气候突变前后,P-J遥相关型的位置发生了显著的变化,气候突变以后其位置明显向西向南偏移。这种位置的变化同样也反映在纬向风场、高度场上。研究结果还表明,气候突变前后P-J遥相关型的年代际变化与热带太平洋和印度洋海温变化有关。气候突变之前,P-J遥相关型的变化与前期热带太平洋和印度洋海温不存在显著的相关;但在气候突变之后,P-J遥相关型与前期冬春季的热带太平洋、印度洋海温之间存在大范围的显著相关区。这种P-J遥相关型与热带太平洋、印度洋海温相关关系的年代改变可能与1970年代中期以后赤道中东太平洋海温变化振幅明显增强有关。随后,本文采用一个高分辨率的大气环流模式,通过一系列的数值试验也进一步证实了1970年代末期热带太平洋和印度洋海温的年代际变化确实可致使P-J遥相关型位置发生相应的改变。 相似文献
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Large-scale atmospheric patterns are examined on orbital timescales using a climate model which explicitly resolves the atmosphere–ocean–sea ice dynamics. It is shown that, in contrast to boreal summer where the climate mainly follows the local radiative forcing, the boreal winter climate is strongly determined by modulation of circulation modes linked to the Arctic Oscillation/North Atlantic Oscillation (AO/NAO) and the Northern/Southern Annular Modes. We find that during a positive phase of the AO/NAO the convection in the tropical Pacific is below normal. The related atmospheric circulation provides an atmospheric bridge for the precessional forcing inducing a non-uniform temperature anomalies with large amplitudes over the continents. We argue that this is important for mechanisms responsible for multi-millennial climate variability and glacial inception. 相似文献
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Recent studies have furnished evidence for interdecadal variability in the tropical Pacific Ocean. The importance of this phenomenon in causing persistent anomalies over different regions of the globe has drawn considerable attention in view of its relevance in climate assessment. Here, we examine multi-source climate records in order to identify possible signatures of this longer time scale variability on the Indian summer monsoon. The findings indicate a coherent inverse relationship between the inter-decadal fluctuations of Pacific Ocean sea surface temperature (SST) and the Indian monsoon rainfall during the last century. A warm (cold) phase of the Pacific interdecadal variability is characterized by a decrease (increase) in the monsoon rainfall and a corresponding increase (decrease) in the surface air temperature over the Indian subcontinent. This interdecadal relationship can also be confirmed from the teleconnection patterns evident from long-period sea level pressure (SLP) dataset. The SLP anomalies over South and Southeast Asia and the equatorial west Pacific are dynamically consistent in showing an out-of-phase pattern with the SLP anomalies over the tropical central-eastern Pacific. The remote influence of the Pacific interdecadal variability on the monsoon is shown to be associated with prominent signals in the tropical and southern Indian Ocean indicative of coherent inter-basin variability on decadal time scales. If indeed, the atmosphere–ocean coupling associated with the Pacific interdecadal variability is independent from that of the interannual El Niño-Southern Oscillation (ENSO), then the climate response should depend on the evolutionary characteristics of both the time scales. It is seen from our analysis that the Indian monsoon is more vulnerable to drought situations, when El Niño events occur during warm phases of the Pacific interdecadal variability. Conversely, wet monsoons are more likely to prevail, when La Niña events coincide during cold phases of the Pacific interdecadal variability. 相似文献
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20世纪90年代末东亚冬季风年代际变化的外强迫因子分析 总被引：1，自引：0，他引：1
使用NCEP/NCAR、英国气象局哈德莱中心(Met Office Hadley Center)Had ISST以及NOAA提供的再分析资料分析了海温、海冰及雪盖异常对20世纪90年代末我国冬季气温和东亚冬季风(EAWM)年代际跃变的外部强迫作用,同时也对比分析了20世纪90年代EAWM年代际跃变与20世纪80年代EAWM年代际跃变特征和成因的一些差异。结果表明:20世纪80年代中期EAWM的年代际变化特征主要表现为全国一致偏冷型,同时中国近海的海温也偏低;该年代际变化的主要原因来自大气内部动力过程,而海温和海冰的作用不显著。20世纪90年代末EAWM年代际变化的特征表现为东亚北方气温显著偏冷而南方偏暖的南北反相变化分布;EAWM在20世纪90年代末的年代际变化受北大西洋海温和热带太平洋海温的共同影响。北大西洋显著的异常暖海温,激发一个向下游传播的波列,使得西伯利亚高压加强,EAWM加强,从而导致我国北方气温下降;同时,秋冬季北极海冰异常偏少和秋季欧亚雪盖偏多对东亚冬季风的增强也有一定的作用。此外,热带西太平洋的暖海温异常会导致在海洋性大陆地区有异常的辐合和对流增强,引起大气环流的Gill型响应,对流西侧的异常气旋在孟加拉湾至我国西南地区出现南风异常,使得东亚南部地区温度偏高。因此,20世纪90年代末之后东亚温度呈现南暖北冷的分布特征。 相似文献
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利用Hadley海冰密集度资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了北极海冰融冰量及其与大气变量年际关系的年代际变化。结果表明,北极海冰存在显著的年代际变化,且有较强的区域性。东西伯利亚海和波弗特海海冰融冰量的平均值变大且方差增大,格陵兰岛以东洋面海冰融冰量的量值和变率均在减弱。对3个不同气候时段内北极海冰融冰量进行EOF分解,前两个模态均在3个气候时段发生显著的年代际变化,东西伯利亚海海冰融冰量的增加与EOF第一模态年代际变化相关,而EOF第二模态则明显造成了波弗特海海冰的年代际消融。并且,与之相应的大气环流也出现了明显的年代际变化,它们与AO/NAO的年际关系也存在年代际转折,融冰量第二模态与AO的年际关系更为紧密,1960—1990年第二模态与AO的相关系数仅为0.186,而1980—2010年相关系数已升高至0.367。整个北冰洋的海冰融冰量与AO的年际关系也出现了年代际增强,尤其是东西伯利亚地区海冰融冰量与AO的年际关系发生了年代际增强,1980—2010年两者相关达到了0.4以上。而波弗特海融冰量与AO相关系数变化较大,1960—1990年其的相关系数高达-0.488,1980年后却减少至0.161。然而AO却未发生明显的年代际变化。造成北极海冰融冰量及其与大气变量年际关系发生年代际变化的主要因子之一是波弗特高压,其年代际减弱使得极区向东西伯利亚海和波弗特海的海冰输送减弱,导致这两个区域海冰减少,使得AO与北极海冰的年际关系发生了年代际转折。 相似文献
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Ralf Döscher Klaus Wyser H. E. Markus Meier Minwei Qian René Redler 《Climate Dynamics》2010,34(7-8):1157-1176
The relative importance of regional processes inside the Arctic climate system and the large scale atmospheric circulation for Arctic interannual climate variability has been estimated with the help of a regional Arctic coupled ocean-ice-atmosphere model. The study focuses on sea ice and surface climate during the 1980s and 1990s. Simulations agree reasonably well with observations. Correlations between the winter North Atlantic Oscillation index and the summer Arctic sea ice thickness and summer sea ice extent are found. Spread of sea ice extent within an ensemble of model runs can be associated with a surface pressure gradient between the Nordic Seas and the Kara Sea. Trends in the sea ice thickness field are widely significant and can formally be attributed to large scale forcing outside the Arctic model domain. Concerning predictability, results indicate that the variability generated by the external forcing is more important in most regions than the internally generated variability. However, both are in the same order of magnitude. Local areas such as the Northern Greenland coast together with Fram Straits and parts of the Greenland Sea show a strong importance of internally generated variability, which is associated with wind direction variability due to interaction with atmospheric dynamics on the Greenland ice sheet. High predictability of sea ice extent is supported by north-easterly winds from the Arctic Ocean to Scandinavia. 相似文献
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l.Introducti0nTheclimateformationandvariabilityisnotonlythereflectionofatmosphericinternalbe-havi0rbutalsotheinnuencefromtheinteractionexistSintheclimatesystem.Becausetherela-tivecooIingandheatingsourcesofatmospherearelocatedinthePOlarandtropicalregionrespectively,itiseasytounderstandthattheArcticseaicecoverandSSTanomalieswhichim-pocttheatmosphericheatingtosomeextentcanexerttheirinfluenceontheremotCatmosphericcirculation-Inthisregard,thefocusrelatedtheinflueneeofArcticseaicecoverandtropica… 相似文献
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The potential role of tropical Pacific forcing in driving the seasonal variability of the Arctic Oscillation (AO) is explored
using both observational data and a simple general circulation model (SGCM). A lead–lag regression technique is first applied
to the monthly averaged sea surface temperature (SST) and the AO index. The AO maximum is found to be related to a negative
SST anomaly over the tropical Pacific three months earlier. A singular value decomposition (SVD) analysis is then performed
on the tropical Pacific SST and the sea level pressure (SLP) over the Northern Hemisphere. An AO-like atmospheric pattern
and its associated SST appear as the second pair of SVD modes. Ensemble integrations are carried out with the SGCM to test
the atmospheric response to different tropical Pacific forcings. The atmospheric response to the linear fit of the model’s
empirical forcing associated with the SST variability in the second SVD modes strongly projects onto the AO. Idealized thermal
forcings are then designed based on the regression of the seasonally averaged tropical Pacific precipitation against the AO
index. Results indicate that forcing anomalies over the western tropical Pacific are more effective in generating an AO-like
response while those over the eastern tropical Pacific tend to produce a Pacific-North American (PNA)-like response. The physical
mechanisms responsible for the energy transport from the tropical Pacific to the extratropical North Atlantic are investigated
using wave activity flux and vorticity forcing formalisms. The energy from the western tropical Pacific forcing tends to propagate
zonally to the North Atlantic because of the jet stream waveguide effect while the transport of the energy from the eastern
tropical Pacific forcing mostly concentrates over the PNA area. The linearized SGCM results show that nonlinear processes
are involved in the generation of the forced AO-like pattern. 相似文献
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We assess the responses of North Atlantic, North Pacific, and tropical Indian Ocean Sea Surface Temperatures (SSTs) to natural forcing and their linkage to simulated global surface temperature (GST) variability in the MPI-Earth System Model simulation ensemble for the last millennium. In the simulations, North Atlantic and tropical Indian Ocean SSTs show a strong sensitivity to external forcing and a strong connection to GST. The leading mode of extra-tropical North Pacific SSTs is, on the other hand, rather resilient to natural external perturbations. Strong tropical volcanic eruptions and, to a lesser extent, variability in solar activity emerge as potentially relevant sources for multidecadal SST modes’ phase modulations, possibly through induced changes in the atmospheric teleconnection between North Atlantic and North Pacific that can persist over decadal and multidecadal timescales. Linkages among low-frequency regional modes of SST variability, and among them and GST, can remarkably vary over the integration time. No coherent or constant phasing is found between North Pacific and North Atlantic SST modes over time and among the ensemble members. Based on our assessments of how multidecadal transitions in simulated North Atlantic SSTs compare to reconstructions and of how they contribute characterizing simulated multidecadal regional climate anomalies, past regional climate multidecadal fluctuations seem to be reproducible as simulated ensemble-mean responses only for temporal intervals dominated by major external forcings. 相似文献