An investigation of the relationship between sub‐Saharan rainfall and global sea surface temperatures

Abstract

The relationship between sea surface temperature (SST) and rainfall index anomalies over sub‐Saharan Africa for the 15‐year period, 1970–84, has been examined. The objectively analysed monthly mean SST data were used for the global oceans between 40°S and 60°N. The rainfall data consist of annual mean rainfall indices for the Sahel and Soudan belts over north Africa.

An Empirical Orthogonal Function analysis of the SST data has been carried out for the Atlantic, Indian and global ocean regions. The results show that the most dominant eigenmode, EOF1, is characterized by warming over the central eastern Pacific, cooling over the eastern mid‐latitude Pacific and warming over the entire Atlantic and Indian ocean basins. The second EOF for the Atlantic Ocean SST analysis shows a dipole (north‐south see‐saw) pattern. The third EOF for the Atlantic SST analysis has the same sign over the entire Atlantic basin. Global SST EOF2 and EOF3 correspondió Atlantic SST EOF3 and EOF2, respectively.

The correlation between the sub‐Saharan annual rainfall index, which mainly represents the summer season rainfall from June to September, and SST EOFs shows that EOF1 has statistically significant monthly correlations for the Sahel and Soudan regions and that the warm El Niño‐like phases of SST EOF1 correspond to drought conditions. This result suggests that the large‐scale SST anomalies may be responsible for a significant component of the observed vacillation of sub‐Saharan rainfall. Some preliminary GLA GCM simulation results that support the above findings are also presented.

Résumé

On examine le rapport entre les anomalies des températures de la surface de la mer (TSM) et les anomalies des indices de la pluie dans la région su‐saharienne africaine au cours des 15 années comprises entre 1970 et 1984. Les TSM mensuelles moyennes consistent des analyses objectives des océans du globe compris entre les latitudes de 40°S et 60°N. Les données de la pluie étaient celles des moyennes annuelles des indices de la chute de pluie tombée dans les corridors du Sahel et du Soudan en Afrique du Nord. On a effectué l'analyse des fonctions orthogonales empiriques (FOE) de la TSM dans les océans Atlantique et Indien et les autres régions océaniques du globe. Les résultats montrent que le mode caractéristique dominant FOEl est caractérisé par un réchauffement dans l'est central du Pacifique, un refroidissement sur la région est du Pacifique situé aux latitudes moyennes, et par le réchauffement des bassins des océans Atlantique et Indien. La deuxième FOE de l'analyse de la TSM de l'océan Atlantique dévoile une configuration bipolaire (nord‐sud). La troisième FOE de l'analyse de la TSM dans l'Atlantique porte le même signe dans l'ensemble du bassin de l'Atlantique. Les FOE2 et FOE3 de la TSM du globe correspondent aux FOE3 et FOE2 de la TSM de l'Atlantique respectivement.

La corrélation entre l'indice de la chute de pluie annuelle de la région sub‐saharienne, qui reflète essentiellement les chutes de pluie de la saison de l'été débutant en juin et se terminant en septembre, et les FOE de la TSM, montre que la FOEl est correlée de façon statistiquement significative, et sur une base mensuelle, pour les régions du Sahel et du Soudan et que les phases chaudes ressemblant à celle d'El Niño des FOEl de la TSM correspondent aux conditions de sécheresse. Ce résultat suggère que les anomalies de la TSM de la grande échelle pourraient être responsables d'une composante considérable des oscillations de la chute de pluie sub‐saharienne observées. Quelques résultats préliminaires de la simulation du modèle de la circulation générale du Goddard Laboratory for Atmospheres (GLA), confirmant ces découvertes, sont aussi présentés.

Notes

Present affiliation: University of Maryland, Department of Meteorology, College Park, MD 20742.

Present affiliation: Florida State University, Department of Meteorology, Tallahassee, FL 32306.