大西洋数十年振動

大西洋多十年振動（AMO）、別名大西洋多十年変動（AMV）^{[ 1 ]}は、数十年の時間スケールでの北大西洋の海面水温（SST）の理論上の変動である。 ^{[ 2 ]}

このモードについては、モデルや過去の観測結果で一定の支持があるものの、その振幅や、典型的な時間スケールが存在して振動として分類できるかどうかについては議論がある。また、特にハリケーンの発生に重要な熱帯大西洋地域では、海面水温の変化の原因が自然要因か人為的要因かという議論もある。 ^{[ 3 ]}大西洋の数十年周期の振動は、ハリケーン活動の変化、降雨パターンと強度、魚類個体群の変化とも関連している。^{[ 4 ]}

北大西洋を中心とした数十年周期の気候変動の証拠は、1980年代のフォランドらの研究で現れ始め、図2.dAに示されています^{[ 5 ]。}この変動は、1994年にシュレジンガーとラマンクティが唯一焦点を当てたものでしたが^{[ 6 ]}、大西洋数十年周期の変動（AMO）という実際の用語は、マイケル・E・マンが2000年にリチャード^・カーとの電話インタビューで造語したもので、マンは著書『ホッケースティックと気候戦争：最前線からの報告』  （2012年）の30ページでそのことを述べています^{[7 ]}。

AMO信号は通常、線形トレンドを除去した後の北大西洋のSST変動パターンから定義されます。このトレンド除去は、温室効果ガスによる地球温暖化の影響を分析から取り除くことを目的としています。しかし、地球温暖化信号が時間的に著しく非線形である場合（つまり、滑らかな線形増加だけではない場合）、強制信号の変動がAMOの定義に漏れ込みます。その結果、AMO指数との相関関係は、地球温暖化の影響を覆い隠す可能性があります。これは、Mann、Steinman、Miller ^{[ 8 ]}が述べているとおりで、同書は科学発展のより詳細な歴史も提供しています。

約 150 年間の観測記録に基づくと、約 70 年の準周期性が特定されており、1930 年～ 1965 年頃と 1995 年以降にいくつかの明確な温暖期があり、1900 年～ 1930 年と 1965 年～ 1995 年の間に寒冷期がある。^{[ 12 ]} モデルでは、AMO のような変動は、熱塩循環の北大西洋支流の小さな変化と関連付けられている。^{[ 13 ]}しかし、過去の海洋観測では、導出された AMO 指数を現在の循環異常と関連付けるには不十分である。^{[ 14 ]}モデルと観測は、雲、大気中の塵、地表熱フラックスの変化を引き起こす大気循環の変化が、AMO の熱帯域部分の主な原因であることを示している。^{[ 15 ] [ 16 ]}

大西洋多十年周期振動（AMO）は、外部強制力が北大西洋の海面水温とどのように関連しているかを理解する上で重要である。^{[ 17 ]}

AMOは、北半球の大部分、特に北米とヨーロッパの夏の気候において、気温と降雨量と相関関係があります。^{[ 18 ] [ 19 ]}大気循環の変化を通じて、AMOはアルプスの春の降雪量^{[ 20 ]}や氷河の質量変動^{[ 21 ]}も調節することができます。ブラジル北東部とアフリカのサヘル地域では降雨パターンが影響を受けます。また、北米の干ばつの頻度の変化とも関連しており、大西洋の激しいハリケーン活動の頻度にも反映されています。^{[ 9 ]}

最近の研究によると、AMOは米国中西部と南西部で過去に発生した大規模な干ばつと関連していることが示唆されています。AMOが温暖期にあるとき、これらの干ばつはより頻繁に、またはより長く続く傾向があります。20世紀で最も深刻な干ばつの2つは、1925年から1965年までのAMOが正のときに発生しました。 1930年代のダストボウルと1950年代の干ばつです。フロリダと太平洋岸北西部は、その逆の傾向があり、AMOが温暖なとき、降雨量が多くなります。^{[ 22 ]}

気候モデルは、AMOの温暖期がインドとサヘル地域の夏の降雨量と北大西洋の熱帯低気圧活動を強めることを示唆している。^{[ 23 ]}古気候学的研究は、過去3,000年間のサヘル地域において、AMOの温暖期には降雨量が増加し、寒冷期には減少するというこのパターンを確認している。^{[ 24 ]}

2008年の研究では、大西洋多十年周期モード（AMM）とHURDATデータ（1851～2007年）を相関させ、小規模ハリケーン（カテゴリー1と2）の正の線形傾向を指摘したが、著者らが過小評価された嵐についてモデルを調整した際にこの傾向は解消され、「温室効果ガスによる地球温暖化に関連したハリケーン活動の増加がある場合、それは現在60年の準周期サイクルによって隠されている」と述べている。^{[ 25 ]}気象学を十分に考慮すると、深刻なハリケーンに発達する熱帯低気圧の数は、AMOの温暖期には寒冷期よりもはるかに多く、少なくとも2倍多く、AMOは深刻な大西洋ハリケーンの頻度に反映されている。^{[ 22 ]} AMOの負の位相と正の位相の典型的な期間に基づくと、現在の温暖な状態は少なくとも2015年まで、場合によっては2035年まで続くと予想されます。Enfieldらは2020年頃にピークを迎えると想定しています。^{[ 26 ]}

しかし、マンとエマニュエルは2006年に「熱帯大西洋の温暖化と熱帯低気圧活動の長期的な傾向は人為的要因によるものであり、AMOの役割は明らかではない」ことを発見した。^{[ 27 ]}

2014年にマン、スタインマン、ミラー^{[ 8 ]}は、温暖化（したがってハリケーンへの影響）はAMOによって引き起こされたものではないことを示し、次のように述べている。「過去の研究で内部変動、特に「大西洋多十年振動」または「AMO」と呼ばれる内部多十年振動を推定するために使用された特定の手順は、内部変動が事前にわかっている場合にそれを分離することができない。このような手順は、振幅が膨張し位相が偏ったAMO信号を生み出し、最近の北半球の平均気温上昇の一部をAMOに起因するものとしている。一方、真のAMO信号は、ここ数十年は冷却段階にあり、人為的な温暖化の一部を相殺していた可能性が高い。」

機器データに基づくデータはわずか約130〜150年分しかなく、従来の統計的手法にはサンプル数が少なすぎる。数世紀にわたる代理復元の助けを借りて、エンフィールドとシド-セラーノは、彼らの論文「気候リスクの確率的予測」で説明されている手法の例として、424年というより長い期間を使用した。^{[ 28 ]}グレイら（2004）のインデックスの5つの再サンプリングおよび平滑化バージョンのセットからのゼロ交差区間のヒストグラムと、ヒストグラムに適合した最尤推定ガンマ分布は、レジーム区間の最大頻度が約10〜20年であることを示した。20年以下のすべての区間の累積確率は約70%であった。^{[ 29 ]}

AMOがいつ切り替わるかを、決定論的な意味で予測できるという確証は今のところありません。エルニーニョ現象を予測するようなコンピューターモデルでさえ、そのような予測は到底不可能です。エンフィールド氏らは、過去の変動が継続すると仮定して、特定の将来期間内にAMOの変化が起こる確率を計算しました。このような確率的予測は、水管理など気候変動の影響を受けやすい分野における長期計画に役立つ可能性があります。

2017年の研究では、2014年から寒冷化が継続すると予測されており、著者らは「…大西洋の前回の寒冷期とは異なり、大西洋の海面水温異常の空間パターンは一様に寒冷ではなく、亜極循環域では異常に低温、亜熱帯では高温、熱帯では低温異常となっています。異常の三極パターンにより、亜極から亜熱帯にかけての海面水温の南北勾配が増大しており、これはAMO指数値では表されていませんが、大気の傾圧性や嵐の増加につながる可能性があります。」と述べています。^{[ 4 ]}

マイケル・マンらによる2021年の研究では、過去1000年間のAMOの周期性は火山噴火やその他の外部要因によって引き起こされており、したがってAMOが振動や周期であるという説得力のある証拠はないことが示された。^{[ 30 ]}また、エルニーニョ・南方振動よりも長い時間スケールのモデルでは振動的な挙動が見られず、AMVはモデルに振動があるかどうかをテストするための典型的な帰無仮説である赤色ノイズと区別がつかない。 ^{[ 31 ]} 2021年の研究に言及して、AMOという用語の提唱者であるマイケル・マンは、この問題に関するブログ記事でより簡潔に次のように述べている。「私と同僚は、AMOが実際には存在しないという、これまでで最も決定的な証拠と思われるものを提供しました。」^{[ 32 ]}

• Andronova, NG; Schlesinger, ME (2000). "19世紀および20世紀の地球温暖化の原因" . Geophys. Res. Lett. 27 (14): 2137– 2140. Bibcode : 2000GeoRL..27.2137A . doi : 10.1029/2000GL006109 .
• Delworth, TL; Mann, ME (2000). "北半球における数十年規模の変動の観測とシミュレーション" . Climate Dynamics . 16 (9): 661– 676. Bibcode : 2000ClDy...16..661D . doi : 10.1007/s003820000075 . S2CID 7412990 . 
• Enfield, DB; Mestas-Nunez, AM; Trimble, PJ ( 2001). "大西洋多十年周期振動と米国本土の降雨量および河川流量との関係" Geophys. Res. Lett . 28 (10): 2077–2080 . Bibcode : 2001GeoRL..28.2077E . CiteSeerX 10.1.1.594.1411 . doi : 10.1029/2000GL012745 . S2CID 53534572 .  
• Goldenberg, SB ( 2001). 「大西洋ハリケーン活動の最近の増加：原因と影響」Science 293 (5529): 474–479 . Bibcode : 2001Sci...293..474G . doi : 10.1126/science.1060040 . PMID 11463911 . S2CID 29147811 .  
• Gray, ST (2004). "1567年以降の大西洋多十年周期振動の年輪に基づく再構築" Geophys. Res. Lett . 31 (12) 2004GL019932: L12205. Bibcode : 2004GeoRL..3112205G . doi : 10.1029/2004GL019932 .
• Hetzinger, Steffen (2008). 「カリブ海のサンゴ礁は、大西洋多十年周期振動と過去のハリケーン活動を記録している」。Geology . 36 ( 1): 11– 14. Bibcode : 2008Geo....36...11H . doi : 10.1130/G24321A.1 .
• Kerr, RA (2000). "北大西洋の気候を数世紀にわたって左右する要因". Science . 288 (5473): 1984– 1986. doi : 10.1126/science.288.5473.1984 . PMID 17835110 . S2CID 21968248 .  
• Kerr, RA (2005). 「大西洋は過去数千年、そして今後数十年間の気候のペースメーカーなのか？」Science 309 (5731): 41–43 . doi : 10.1126/science.309.5731.41 . PMID 15994503 . S2CID 40555628 .  
• Knight, JR (2005). 「観測された気候における持続的な自然熱塩循環サイクルの痕跡」. Geophys. Res. Lett . 32 (20) 2005GL024233: L20708. Bibcode : 2005GeoRL..3220708K . doi : 10.1029/2005GL024233 . S2CID 16909466 . 
• McCabe, GJ; Palecki, MA; Betancourt, JL (2004). "米国における数十年にわたる干ばつの頻度に対する太平洋と大西洋の影響" . PNAS . 101 (12): 4136– 4141. Bibcode : 2004PNAS..101.4136M . doi : 10.1073/pnas.0306738101 . PMC 384707 . PMID 15016919 .  
• Sutton, RT; Hodson, LR (2005) . "大西洋が北米およびヨーロッパの夏季気候に及ぼす影響". Science . 309 (5731): 115–118 . Bibcode : 2005Sci...309..115S . doi : 10.1126/science.11 ​​09496. PMID 15994552. S2CID 19372166 .  
• Knight, JR; Folland, CK; Scaife, AA (2006). "大西洋多十年周期振動の気候への影響" . Geophys. Res. Lett . 33 (17): L17706. Bibcode : 2006GeoRL..3317706K . doi : 10.1029/2006GL026242 . S2CID 17217746 . 
• Teegavarapu, RSV; Goly, A.; Obeysekera, J. (2013). "大西洋多十年周期振動が地域降水極値に及ぼす影響". Journal of Hydrology . 495 : 74–93 . Bibcode : 2013JHyd..495...74T . doi : 10.1016/j.jhydrol.2013.05.003 .
• Goly, Aneesh; Teegavarapu, Ramesh SV (2014). "AMOとENSOの地域降水特性と極値に対する個別および複合的な影響" . Water Resources Research . 50 (6): 4686– 4709. Bibcode : 2014WRR....50.4686G . doi : 10.1002/2013WR014540 .

• AMOに関するよくある質問
• 将来のAMO体制変化の確率的予測
• AMOデータ（1856年～現在）