Interannual Variability in the Southeastern Tropical Atlantic Ocean: Benguela Ninos, Equatorial Atlantic Ninos and Interaction with ENSO.

Lübbecke, Joke F. (2010) Interannual Variability in the Southeastern Tropical Atlantic Ocean: Benguela Ninos, Equatorial Atlantic Ninos and Interaction with ENSO. (PhD/ Doctoral thesis), Christian-Albrechts-Universität, Kiel, Germany, 110 pp.

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Abstract

Interannual sea surface temperature (SST) variations of the tropical oceans are of particular interest due to their close relation to rainfall variability over adjacent land regions. For the eastern tropical Atlantic two recurring El Nino-like phenomena with high interannual SST anomalies have been described, one centered in the equatorial region as part of the Atlantic zonal mode and one off Angola referred to as Benguela Nino. Both events are supposed to be generated not locally but by a relaxation of the trade winds in the western equatorial Atlantic. Despite their similar assumed forcing mechanisms, until recently Atlantic and Benguela Ninos have been viewed as separate events. In this thesis the connection between Benguela and equatorial Atlantic Ninos is investigated with observational data sets as well as ocean model simulations. The study shows that they are correlated to such an extent that they should rather be viewed as one Atlantic Nino. An intriguing feature, counterintuitive in view of the remote forcing mechanism, is that SST anomalies off Angola precede those in the cold tongue region by one to three months. This behaviour is shown to be caused by differences in thermocline depths and in the seasonality of interannual SST variability in the two regions. While the subsurface-surface coupling in the cold tongue region reaches its maximum in June/July when the thermocline is shallowest, SST anomalies off Angola appear rather to be phase-locked to the season in which the Angola Benguela Front is at its southernmost position and the interannual variability in the strength of equatorial and subsequent coastal Kelvin waves is highest in February-March-April. Sensitivity experiments with artificial perturbations in the forcing configuration confirm the importance of remote forcing from the equator for SST variability off Angola. They also demonstrate the leading role of wind stress, in particular the Southeasterly Trades, in the generation of near surface temperature anomalies in the eastern Tropical Atlantic which are further shown to be linked to variations in the strength of the South Atlantic Anticyclone. The Trade Wind variations also affect the equatorial current system and thus also contribute to SST anomalies in the cold tongue region. Variability in the strength of the southern subtropical cell is shown to have a weak influence on eastern tropical Atlantic SST on decadal time scales. SST variations in the Tropical Atlantic are not only determined by processes within the Atlantic but appear to be influenced remotely from the Tropical Pacific; recent studies indicate that variability in the Tropical Atlantic might have an impact on ENSO as well. Interactions between SST variations in the Tropical Atlantic and Pacific are discussed in the last part of the thesis taking into account sensitivity experiments with an intermediate complexity model. The results suggest that warm (cold) anomalies in the eastern Tropical Pacific favors the developement of Atlantic cold (warm) events while warm events in the Atlantic appear to be linked to subsequent cold events in the Pacific.
(übersetzt): Zwischenjährliche Schwankungen der Meeresoberflächentemperatur (SST) der tropischen Ozeane sind aufgrund ihres engen Zusammenhanges mit der Niederschlagsvariabilität angrenzender Landregionen von besonderer Bedeutung. Für den östlichen tropischen Atlantik sind zwei wiederkehrende, El Nino-ähnliche Phänomene beschrieben worden, eines zentriert im äquatorialen Bereich als Teil des zonales Modus und eines vor Angola, welches als Benguela Nino bezeichnet wird. Von beiden Ereignissen wird angenommen, dass sie nicht lokal, sondern durch eine Relaxation der Passatwinde im westlichen äquatorialen Atlantik erzeugt werden. Obwohl für beide ein ähnlicher Entstehungsmechanismus vermutet wird, sind Atlantik und Benguela Ninos bis vor kurzem als getrennte Ereignisse betrachtet worden. In dieser Arbeit wird die Verbindung zwischen Benguela und äquatorialen Atlantik Ninos sowohl mit Beobachtungsdaten als auch mit Ozeanmodellsimulationen untersucht. Es wird gezeigt, dass sie in einem solchen Ausmaß korreliert sind, dass sie besser gemeinsam als ein Atlantik Nino bezeichnet werden sollten. Verblüffenderweise, kontraintuitiv in Anbetracht des Fernantriebs, treten die SST Anomalien vor Angola ein bis drei Monate vor denen im Bereich der Kaltwasserzunge auf. Es wird gezeigt, dass dieses Verhalten durch Unterschiede in der Tiefe der Temperatursprungschicht sowie in der Saisonabhängigkeit der zwischenjährlichen SST Schwankungen verursacht wird. Während die Kopplung zwischen Oberfläche und darunter liegender Schicht im Bereich der Kaltwasserzunge im Juni/Juli, zur Zeit der flachsten Temperatursprungschicht, am größten ist, erscheinen SST Anomalien vor Angola eher an die Jahreszeit gebunden, in der die Angola Benguela Front ihre südlichste Position erreicht und die zwischenjährliche Variabilität der Stärke der äquatorialen und nachfolgenden Küstenkelvinwelle am höhsten ist. Dies ist zwischen Februar und April der Fall. Sensitivitätsexperimente mit künstlichen Störungen in der Antriebskonfiguration bestätigen die Wichtigkeit des Fernantriebs vom äquator für SST Schwankungen vor Angola. Zudem demonstieren sie die führende Rolle der Windschubspannung in der Erzeugung von oberflächennahen Temperaturanomalien im östlichen tropischen Atlantik. Weiterhin wird gezeigt, dass diese mit Schwankungen in der Stärke der subtropischen Antizyklone verbunden sind. Auch die äquatorialen Strömungen reagieren auf Passatwindänderungen und tragen so zu SST Anomalien im Bereich der Kaltwasserzunge bei. Es wird gezeigt, dass Variabilität in der Stärke der südlichen subtropischen Zelle die SST im östlichen tropischen Atlantik auf dekadischer Zeitskala schwach beinflußt. Schwankungen der Meeresoberflächentemperatur im tropischen Atlantik werden nicht nur von Prozessen innerhalb des Atlantiks bestimmt, sondern sind auch vom tropischen Pazifik beeinflußt. Neuere Studien legen nahe, dass umgekehrt auch Variabilität im Atlantik einen Einfluss auf ENSO hat. Wechselwirkungen zwischen SST Schwankungen im tropischen Atlantik und Pazifik werden im letzten Teil der Arbeit unter Einbeziehung von Experimenten mit einem Modell mittlerer Komplexität diskutiert. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass warme (kalte) Anomalien im östlichen Pazifik die Entwicklung von kalten (warmen) Ereignissen im Atlantik begünstigen, während warme Ereignisse im Atlantik mit darauf folgenden kalten Episoden im Pazifik verbunden zu sein scheinen.

Document Type: Thesis (PhD/ Doctoral thesis)
Thesis Advisor: UNSPECIFIED
Keywords: Oceanography; tropical Atlantic, interannual variability, zonal mode, Benguela Nino; tropischer Atlantik, zwischenjährliche Variabilität, zonaler Modus, Benguela Nino
Research affiliation: OceanRep > SFB 754 > A2
OceanRep > GEOMAR > FB1 Ocean Circulation and Climate Dynamics > FB1-TM Theory and Modeling
Projects: SFB754
Date Deposited: 03 Dec 2010 10:47
Last Modified: 11 Mar 2014 12:54
URI: http://oceanrep.geomar.de/id/eprint/10285

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