THE ROLE OF THE SOUTHERN OCEAN ON GLOBAL OCEAN CIRCULATION AND CLIMATE
LE RÔLE DE L'OCÉAN AUSTRAL SUR LA CIRCULATION OCÉANIQUE ET LE CLIMAT MONDIAL
Résumé
The Southern Ocean (SO) is a unique and highly dynamic region with strong temperature and salinity gradients. A comparison between satellite-derived salinity and observations indicates strong differences along coastal boundaries, areas of low temperature, and regions of strong currents. Although differences throughout much of the SO are shown to be negligible, resolution and smoothing in the products create large biases in horizontal gradients and errors in estimating the water cycle. The three-dimensional movement of water within the SO plays an important role in the global Meridional Overturning Circulation (MOC), where the Southern Hemisphere westerlies drive both zonal and meridional transports and strong vertical movements of local water masses. Using the Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO) estimates of ocean circulation, recent trends in the lower cell of the MOC (1992-2015) show increased overturning within the South Atlantic and decreased overturning within the Indian and Pacific basins, increasing the net SO heat transports and storage.
The path of the Antarctic Circumpolar Current (ACC) is mainly dictated by bathymetry, but recent variability indicates a northward shift in the central South Pacific ACC fronts. The movement and location of the ACC is highly correlated to salinity and temperature shifts up to 100 m depth and moderately correlated to depths of 1000 m. The location of the ACC is weakly-to-moderately correlated with the Antarctic and Southern Oscillations. These large-scale teleconnections are further driving surface cooling in the central South Pacific and warming in the subtropics and mid-latitudes of the Southern Hemisphere. Satellite-derived sea surface temperatures (SSTs) are highly correlated with both the Antarctic and Southern Oscillations during 1982-2016, particularly during the austral summer months when the oscillations tend to be the strongest. Changes in the westerlies are correlated with sea level and heat content anomalies and anti-correlated to SST in the high latitudes. The magnitude of the westerlies has recently increased throughout the ACC region, driving the increase in mid-latitude and decrease in the central South Pacific SST, heat content, and sea level anomalies. These analyses conclude that atmospheric variability is significantly contributing to recent changes in circulation and surface properties.
L'océan Austral (SO) est une région unique et très dynamique avec de forts gradients de température et de salinité. Une comparaison entre la salinité dérivée par satellite et les observations indique de fortes différences le long des frontières côtières, des zones de basse température et des régions de forts courants. Bien que les différences soient négligeables dans la majeure partie du SO, la résolution et le lissage des produits créent des biais importants dans les gradients horizontaux et des erreurs dans l'estimation du cycle de l'eau. Le mouvement tridimensionnel de l'eau dans le SO joue un rôle important dans la circulation méridienne de retournement (MOC), où les vents d'ouest de l'hémisphère sud entraînent des transports zonaux et méridiens et de forts mouvements verticaux des masses d'eau locales. En utilisant les estimations de la circulation océanique de l'Estimation de la Circulation et du Climat de l'Océan (ECCO), les tendances récentes dans la cellule inférieure de la MOC (1992-2015) montrent une augmentation du renversement dans l'Atlantique Sud et une diminution du renversement dans les bassins de l'Inde et du Pacifique, augmentant les transports et le stockage nets de chaleur de la MOC.
La trajectoire du courant circumpolaire antarctique (ACC) est principalement dictée par la bathymétrie, mais la variabilité récente indique un déplacement vers le nord des fronts centraux de l'ACC du Pacifique Sud. Le mouvement et l'emplacement du CCR sont fortement corrélés aux variations de salinité et de température jusqu'à 100 m de profondeur et modérément corrélés à des profondeurs de 1000 m. L'emplacement du CCR est faiblement à modérément corrélé avec les oscillations antarctique et australe. Ces téléconnexions à grande échelle entraînent un refroidissement de la surface dans le centre du Pacifique Sud et un réchauffement dans les régions subtropicales et aux latitudes moyennes de l'hémisphère Sud. Les températures de surface de la mer (SST) dérivées du satellite sont fortement corrélées avec les oscillations antarctique et australe pendant la période 1982-2016, en particulier pendant les mois de l'été austral où les oscillations ont tendance à être les plus fortes. Les changements dans les vents d'ouest sont corrélés avec les anomalies du niveau de la mer et du contenu thermique et anti-corrélés avec les TSM dans les hautes latitudes. L'ampleur des vents d'ouest a récemment augmenté dans toute la région du CCR, entraînant une augmentation des anomalies de TSM, de contenu thermique et de niveau de la mer aux latitudes moyennes et une diminution dans le centre du Pacifique Sud. Ces analyses concluent que la variabilité atmosphérique contribue de manière significative aux changements récents de la circulation et des propriétés de surface.
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