大西洋数十年周期振動

大西洋数十年規模振動（AMO ）は、大西洋数十年規模変動（AMV ）としても知られ、^[1]数十年のタイムスケールで北大西洋の海面水温（SST）が理論上変動する現象です。 ^[2]

このモードはモデルや歴史的観測である程度裏付けられているが、その振幅や、典型的な時間スケールを持ち、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達に重要な熱帯大西洋地域では、海面温度の変化が自然原因か人為的原因かという議論もある。^[3]大西洋の数十年規模の振動は、ハリケーンの活動、降雨パターンと強度、魚類の個体数の変化にも関連している。^[4]

北大西洋を中心とする数十年規模の気候振動の証拠は、図2.dAに示されているように、1980年代のFollandらの研究で明らかになり始めました。^[5]この振動は、1994年にSchlesingerとRamankuttyが唯一注目した研究対象でしたが、^[6]大西洋数十年規模振動（AMO）という実際の用語は、2000年にMichael MannがRichard Kerrとの電話インタビューで作った造語であり、^[7] MannはThe Hockey Stick and the Climate Wars: Dispatches from the Front Lines（2012年）の30ページで説明しています。

AMO シグナルは通常、線形トレンドが除去された北大西洋の 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除去することを目的としています。ただし、地球温暖化シグナルが時間に対して著しく非線形である場合 (つまり、滑らかな線形増加ではない場合)、強制シグナルの変動が AMO 定義に漏れ込みます。その結果、 Mann、Steinman、Miller ^[8]によると、AMO インデックスとの相関関係によって地球温暖化の影響が隠される可能性があり、科学の発展のより詳細な歴史も提供されています。

北大西洋のSSTに対する地球規模の傾向とエルニーニョ・南方振動（ENSO）の影響を除去するために、いくつかの方法が提案されている。トレンバースとシェイは、北大西洋上の地球規模の強制力が地球全体の海洋に似ていると仮定して、北大西洋のSSTから地球（60°N-60°S）の平均SSTを差し引いて、改訂されたAMO指数を導出した。^[9]

しかし、 Tingらは、強制されたSSTパターンは世界的に均一ではないと主張し、信号対雑音比を最大化するEOF解析を使用して、強制された変動と内部的に生成された変動を分離した。^[3]

ヴァン・オルデンボルグらは、北大西洋の熱帯外洋域の平均海面水温（熱帯緯度でより大きくなるENSOの影響を除去するため）から全球平均気温への回帰を差し引いたAMO指数を導出した。^[10]

グアンとニガムは、 EOF解析を残差北大西洋SSTに適用する前に、非定常な地球規模の傾向と太平洋の自然変動を除去した。 ^[11]

線形トレンド除去指数は、20世紀末の北大西洋SST異常が外部要因と内部要因の変動に均等に分かれており、現在のピークは20世紀中頃と似ていることを示唆している。対照的に、他の方法論は、20世紀末の北大西洋異常の大部分が外部要因によるものであることを示唆している。^[3]

Frajka-Williamsら（2017）は、亜極環流の最近の寒冷化、亜熱帯の温暖化、熱帯の寒冷偏差の変化により、海面水温の南北勾配の空間分布が増加したが、これはAMO指数では捉えられていないと指摘した。^[4]

約 150 年間の観測記録に基づくと、約 70 年の準周期性が確認されており、1930 年から 1965 年頃と 1995 年以降にはいくつかの明確な温暖期があり、1900 年から 1930 年および 1965 年から 1995 年は寒冷期となっている。^[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している。^[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。^[要出典]モデルと観測によると、雲、大気塵、地表熱流束の変化を引き起こす大気循環の変化が、AMO の熱帯部分の主な原因となっている。^{[14] [15]}

大西洋数十年規模振動（AMO）は、外部要因が北大西洋のSSTとどのように関連しているかを知る上で重要である。^[16]

AMOは、北半球の大部分、特に北米とヨーロッパの夏の気候の気温と降雨量と相関しています。^{[17] [18]}大気循環の変化を通じて、AMOはアルプス山脈の春の降雪量^[19]と氷河の質量変動を調整することもできます。^[20]ブラジル北東部とアフリカのサヘル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関連しており、大西洋の激しいハリケーンの活動頻度に反映されています。^[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ようです。AMO が温暖期にあるとき、これらの干ばつはより頻繁に発生したり、長期化したりする傾向があります。20 世紀で最も深刻な干ばつの 2 つは、1925 年から 1965 年にかけての AMO がプラスだった時期に発生しました。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、その逆で、AMO が温暖で降雨量が多い傾向があります。^[21]

気候モデルは、AMOの温暖期がインドとサヘルの夏の降雨量と北大西洋の熱帯低気圧の活動を強めることを示唆している。^[22] 古気候学的研究では、過去3,000年間のサヘルにおけるこのパターン（AMOの温暖期に降雨量が増加し、寒冷期に降雨量が減少）が確認されている。^[23]

2008年の研究では、大西洋数十年周期モード（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および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ときには削除され、「温室効果ガスによる地球温暖化に関連してハリケーン活動が増加しているとしても、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。 ^[24]気象科学を十分に考慮すると、激しいハリケーンに成長できる熱帯暴風雨の数は、AMOの温暖期の方が冷涼期よりもはるかに多く、少なくとも2倍多い。AMOは、激しい大西洋ハリケーンの頻度に反映されている。^[21] AMOの負のフェーズと正のフェーズ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、おそらく2035年まで続くと予想されます。エンフィールドらは、 2020年頃にピークを迎えると想定しています。 ^[25]

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の活動の長期的な傾向は人為的要因によるものである」こと、そして「AMOの明らかな役割はない」ことを発見した。^[26]

2014年にマン、スタインマン、ミラー^[8]は、温暖化（およびハリケーンへの影響）はAMOによって引き起こされたのではないことを示して、次のように書いています。「過去の研究で内部変動、特に「大西洋数十年振動」または「AMO」と呼ばれる内部数十年振動を推定するために使用された特定の手順では、事前にわかっている真の内部変動を分離できません。このような手順では、振幅が膨らみ位相が偏ったAMO信号が生成され、最近の北半球の平均気温上昇の一部がAMOに起因するものになります。実際のAMO信号は、むしろここ数十年は寒冷化段階にあり、人為的な温暖化の一部を相殺している可能性が高いようです。」

機器データに基づくデータはわずか 130～150 年分しかなく、従来の統計的アプローチにはサンプル数が少なすぎる。Enfield と Cid-Serrano は、数世紀にわたるプロキシ再構築の助けを借りて、424 年というより長い期間を、論文「気候リスクの確率的予測」で説明されているアプローチの例として使用した。^[27] Gray ら (2004) のインデックスを再サンプリングして平滑化した 5 つのセットからのゼロ交差間隔のヒストグラムと、ヒストグラムに適合した最大尤度推定ガンマ分布とを組み合わせると、レジーム間隔の最大頻度は 10～20 年程度であることがわかった。20 年以下のすべての間隔の累積確率は約 70% であった。^[要出典]

AMO がいつ切り替わるかは、いかなる決定論的な意味でも予測可能であることは実証されていません。エルニーニョを予測するコンピュータ モデルなどは、これを実現するにはほど遠いものです。エンフィールド氏とその同僚は、歴史的変動が持続すると仮定して、将来の特定の期間内に AMO の変化が発生する確率を計算しました。この種の確率予測は、水管理など、気候に敏感な用途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年から寒冷化が続くと予測されており、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均一に冷たくはなく、亜極環流域では異常に低温、亜熱帯では高温、熱帯では低温異常となっている。三極パターンの異常により、亜極から亜熱帯にかけての海面水温の南北勾配が増加している。これはAMO指数値では表されないが、大気の傾圧性と嵐の増加につながる可能性がある」と指摘している。^[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の周期性は火山の噴火やその他の外部要因によって引き起こされたため、AMOが振動またはサイクルであるという説得力のある証拠はないことが示されている。^[28]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挙動が見られなかった。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レッドノイズと区別がつかない。 ^[29] 2021年の研究に言及して、AMOという用語の生みの親であるマイケル・マンは、この件に関するブログ投稿でより簡潔に述べている。「私と私の同僚は、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であると考えるものを提供しました。」^[30]

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