Millennial-scale oscillations in the Southern Ocean in response to atmospheric CO2 increase

• Published in: Global and Planetary Change
• Main Authors: Alvarez-Solas, J., Charbit, S., Ramstein, G., Paillard, D., Dumas, C., Ritz, C., Roche, Didier M.
• Other Authors: Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Modélisation du climat (CLIM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LEFE/CASTOR, the Research Training Network NICE, ANR-05-BLAN-0310,IDEGLACE,Impact de Décharges d'Eau douce provenant de la GLace continentale sur le Climat Européen et méditerranéen(2005)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2011
• Subjects: millennial oscillations; climate variability; abrupt change; global warming; ice sheets; ocean behaviour; Southern Ocean; [SDU]Sciences of the Universe [physics]; [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean; Atmosphere; [SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences; [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology; [SDU.STU.GL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Glaciology; Antarc*; Antarctic; Ice Sheet
• Online Access: https://insu.hal.science/insu-00646031; https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2010.12.004

International audience A coupled climate-ice-sheet model is used to investigate the response of climate at the millennial time scale under several global warming long-term scenarios, stabilized at different levels ranging from 2 to 7 times the pre-industrial CO2 level. The climate response is mainly analyzed in terms of changes in temperature, oceanic circulation, and ice-sheet behaviour. For the 4 x CO2 scenario, the climate response appears to be highly non-linear: abrupt transitions occur in the Southern Ocean deep water formation strength with a period of about 1200 yr. These millennial oscillations do not occur for both lower and larger CO2 levels. We show that these transitions are associated with internal oscillations of the Southern Ocean, triggered by the Antarctic freshwater budget. We first analyse the oscillatory mechanism. Secondly, through a series of 420 sensitivity experiments we also explore the range of temperature and freshwater flux for which such oscillations can be triggered.