The role of the ocean feedback on Asian and African monsoon variations at 6 kyr and 9.5 kyr BP

The role of ocean feedback on monsoon variations at 6 and 9.5 kyr Before Present (BP) compared to present-day is investigated by using sets of simulations computed with the IPSL–CM4 ocean–atmosphere coupled model and simulations with the atmospheric model only with the SST prescribed to the present-day simulation for the coupled model. This work is complementary to the study by Marzin and Braconnot (2009) who have analyzed in detail the response of Indian and African monsoons to changes in insolation at 6 and 9.5 kyr BP using the IPSL–CM4 coupled model. The monsoon rainfall was intensified at 6 and 9.5 kyr BP compared to 0 kyr BP as a result of the intensified seasonal cycle of insolation in the Northern Hemisphere. In this paper, the impact of the ocean feedback is analysed for the Indian, East-Asian and African monsoons. The response of the ocean to the 6 and 9.5 kyr BP insolation forcing shares similarities between the two periods, but we highlight local differences and a delay in the response of the surface ocean between 6 and 9.5 kyr BP. The ocean feedback is shown to be positive for the early stage of the African monsoon. A dipole of SST in the tropical Atlantic favouring the earlier build-up of the monsoon in the 6 and 9.5 kyr BP coupled simulations. However, it is strongly negative for the Indian and East Asian monsoons, and of stronger amplitude at 9.5 than at 6 kyr BP over India. In these Asian regions, the convection is more active over the ocean than over the continent during the late monsoon season due to the ocean feedback. The results are consistent with previous studies about 6 kyr BP climate. In addition, it is shown that the ocean feedback is not sufficient to explain the relative amplifications of the different monsoon systems within the three periods of the Holocene, but that the mechanisms such as the effect of the precession on the seasonal cycle of monsoons as discussed in Marzin and Braconnot (2009) are more plausible.

RésuméLe rôle de la rétroaction de l’océan sur les changements de mousson à 9500 et 6000 ans BP. Le rôle de la rétroaction de l’océan sur les changements de mousson à 9500 et 6000 ans BP (Before Present) par rapport à l’Actuel est analysé à l’aide de deux ensembles de simulations, un réalisé avec le modèle couplé océan–atmosphère IPSL–CM4 et l’autre avec le modèle atmosphérique seulement, forcé par les températures de surface de mer, issues de la simulation couplée à 0 BP. Ce travail est complémentaire de l’étude de Marzin et Braconnot (2009) qui ont analysé en détail la réponse des moussons indienne et africaine aux changements d’insolation à 6000 et 9500 ans BP, avec le modèle couple IPSL–CM4. Les pluies de mousson étaient plus intenses à 6000 et 9500 ans BP, résultant de l’amplification du cycle saisonnier d’insolation dans l’hémisphère nord. Le rôle de la rétroaction de l’océan est analysé dans cet article pour les moussons indienne, d’Asie du Sud-Est et africaine. La réponse de l’océan au forçage par l’insolation à 6000 et 9500 ans est similaire ; cependant, nous soulignons des différences locales ainsi que le délai de la réponse de l’océan de surface, entre ces périodes. Cette rétroaction est positive pour le début de la mousson africaine. Un dipôle de température de surface de l’océan dans l’Atlantique tropical favorise une mise en place de la mousson plus précoce à 6000 et 9500 ans BP dans les simulations couplées. Cependant, elle est fortement négative pour les moussons indienne et d’Asie du Sud-Est, et de plus grande amplitude à 9500 qu’à 6000 ans BP sur l’Inde. Dans ces régions d’Asie, la convection est plus active sur l’océan que sur le continent vers la fin de la saison de mousson, à cause de la rétroaction de l’océan. Les résultats concordent avec les précédentes études sur le climat à 6000 ans BP. De plus, il est montré que la rétroaction de l’océan ne permet pas d’expliquer les amplifications relatives des différents régimes de moussons entre ces différentes périodes, tandis que les mécanismes tel l’effet de la précession sur le cycle saisonnier des moussons démontrés par Marzin et Braconnot (2009), sont plus plausibles.