En ny studie, publicerades denna vecka i tidskriften Naturens klimatförändringar , visar att den senaste intensifieringen av det ekvatoriala Stillahavsvindsystemet, känd som Walker Circulation, är inte relaterat till mänsklig påverkan och kan förklaras av naturliga processer. Detta resultat avslutar en långvarig debatt om drivkrafterna bakom en aldrig tidigare skådad atmosfärisk trend, som bidrog till en trefaldig acceleration av havsnivåhöjningen i västra tropiska Stilla havet, såväl som till uppehållet i den globala uppvärmningen.

Drivs av den öst-västliga havstemperaturskillnaden över det ekvatoriala Stilla havet, Walker-cirkulationen är en av nyckelfunktionerna i den globala atmosfäriska cirkulationen. Det kännetecknas av stigande rörelse över västra Stilla havet och nedåtgående rörelse i östra ekvatoriska Stilla havet. På ytan, passatvindar blåser från öst till väst, orsakar uppströmning av kallt vatten längs ekvatorn. Från början av 1990-talet till omkring 2013, denna cirkulation har intensifierats dramatiskt, kyler ned det östra ekvatoriska Stilla havet och utlöser förändringar i globala vindar och nederbörd (se figur 1). Dessa förhållanden bidrog ytterligare till torkning i Kalifornien, förvärrar megatorka och påverkar jordbruket, vattenresurser och skogsbränder. Med tanke på dessa utbredda effekter på ekosystem och samhälle, de senaste Walker -cirkulationstrenderna har blivit föremål för intensiv forskning.

I motsats till den observerade förstärkningen, majoriteten av klimatdatormodellerna simulerar en gradvis försvagning av Walker-cirkulationen när den tvingas fram av ökande koncentrationer av växthusgaser (se figur 1). "Skillnaden mellan klimatmodellprojektioner och observerade trender har lett till spekulationer om troheten hos den nuvarande generationen klimatmodeller och deras representation av tropiska klimatprocesser, sade Eui-Seok Chung, forskare från Centrum för klimatfysik, Institutet för grundvetenskap, Sydkorea, och huvudförfattare till studien.

För att avgöra om de observerade förändringarna i den tropiska atmosfäriska cirkulationen beror på naturliga klimatprocesser eller orsakas av klimatförändringar som orsakas av människor, forskare från Sydkorea, USA och Tyskland gick samman för att genomföra en av de mest omfattande big-data-analyserna av de senaste atmosfäriska trenderna hittills. "Med hjälp av satellitdata, förbättrade ytobservationer och en stor samling simuleringar av klimatmodeller, våra resultat visar att naturlig variation, snarare än antropogena effekter, var ansvariga för den senaste tidens förstärkning av Walker-cirkulationen, sade prof. Axel Timmermann, Direktör för IBS Center for Climate Physics vid Pusan ​​National University och medförfattare till denna studie.

I sin integrerade analys, forskarna fann att den satellitbaserade förstärkningen av Walker-cirkulationen är betydligt svagare än vad andra ytobservationer använt i tidigare studier. "Att sätta ytobservationer i sammanhang med de senaste satellitprodukterna var ett nyckelelement i vår studie, " sa medförfattaren Dr Lei Shi från NOAA:s National Centers for Environmental Information i USA.

Analysera 61 datormodelsimuleringar tvingade till ökande växthusgaskoncentrationer, författarna visade att även om den genomsnittliga responsen försvagar Walker-cirkulationen, det finns betydande skillnader mellan de individuella modellexperimenten, särskilt när man överväger kortsiktiga trender. "Vi fann att vissa modeller till och med överensstämmer med de observerade förändringarna i det tropiska Stilla havet, in stark contrast to other computer experiments that exhibit more persistent weakening of the Walker circulation during the observational period, " said co-author Dr. Viju John from EUMETSAT in Germany. The authors were able to tease apart what caused the spread in the computer model simulations.

Co-author Prof. Kyung-Ja Ha from the IBS Center for Climate Physics and Pusan National University says, "Natural climate variability, associated, till exempel, with the El Niño-Southern Oscillation or the Interdecadal Pacific Oscillation can account for a large part of diversity in simulated tropical climate trends."

Prof. Brian Soden from the Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science, at the University of Miami, United States, sa, "The observed trends are not that unusual. In climate model simulations we can always find shorter-term periods of several decades that show similar trends to those inferred from the satellite data. However, in most cases, and when considering the century-scale response to global warming, these trends reverse their sign eventually."

The study concludes that the observed strengthening of the Walker circulation from about 1990 to 2013 and its impact on western Pacific sea level, eastern Pacific cooling, and drought in the southwestern United States, was a naturally occurring phenomenon that does not stand in contrast to the notion of projected anthropogenic climate change. Given the high levels of natural decadal variability in the tropical Pacific, it would take at least two more decades to detect unequivocally the human imprint on the Pacific Walker Circulation (see Figure 1, right panel).