Modulação exercida pelo modo anular sul sobre a Oscilação de Madden-Julian e seus efeitos na América do Sul

Abstract

Resumo: Oscilações climáticas de grande escala perturbam a circulação atmosférica globalmente e podem estar direta ou indiretamente relacionadas a eventos extremos de precipitação ou de seca. O Modo Anular Sul (MAS) domina a variabilidade no campo de pressão no Hemisfério Sul (HS), apresentando um padrão quase zonalmente simétrico na forma de uma gangorra de pressão entre as latitudes médias e altas do HS. A Oscilação de Madden-Julian (OMJ), o principal modo de variabilidade intrassazonal na atmosfera tropical, aparece como uma célula convectiva sobre o Oceano Índico e dá a volta no planeta, impactando o clima em escala global. Utilizando dados de altura geopotencial (HGT) no nível de 700 hPa da reanálise ERA-5, foi calculada a análise de componentes principais sobre o HS extratropical mês a mês para definir as fases do MAS. As fases da OMJ foram definidas a partir das listas de índices RMM fornecidas pelo Bureau of Meteorology da Austrália e os eventos El Niño (EN) e La Niña (LN) foram determinados com uso do Oceanic Niño Index. Os dados de HGT em 200 hPa e velocidade zonal e meridional do vento em 200 hPa e em 850 hPa — usados para calcular função corrente zonalmente assimétrica — são da reanálise ERA-5, os dados de radiação de onda longa emergente (ROL) vêm do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e foram usadas medidas de precipitação (PPT) provenientes de estações meteorológicas e completadas com dados do Climate Prediction Center (CPC). Todos esses dados se referem a escalas de tempo mensal e diária, sendo que os dados diários passaram por filtro de Lanczos para reter somente a variabilidade intrassazonal. Com isso, foram feitas composições de anomalias para as fases do MAS, da OMJ e de diferentes combinações de fases concomitantes da OMJ e do MAS (OMJ/MAS). Nas composições para MAS e OMJ/MAS, retiraram-se todos os eventos EN e LN. Foram observadas anomalias de ROL sobre o Continente Marítimo (CM) e os oceanos Índico e Pacífico durante atividade do MAS. No verão, as anomalias de PPT se mostraram mais intensas sobre a América do Sul (AS) em OMJ/MAS positivo, sendo observado um aparente atraso na propagação da teleconexão tropical da OMJ no hemisfério ocidental. Foram percebidas interferências nos sinais das oscilações para as anomalias de ROL sobre o CM e de HGT nos extratrópicos, que estão associadas a uma maior intensidade da OMJ e persistência das teleconexões sobre determinada região, respectivamente. Além disso, houve diferenças nas anomalias de convecção entre as fases do MAS sobre o Pacífico Central subtropical sul, região importante para a formação dos trens de ondas que atingem a AS. No outono, as anomalias de ROL do MAS diferem em sinal sobre o oceano Índico conforme a fase e é possível perceber, também, interferências entre os sinais da OMJ e do MAS, como no verão. No inverno, ambas as oscilações têm pouco efeito no HS e, na primavera, não parece haver relação entre a convecção tropical, mas o padrão extratropical do MAS parece influenciar na propagação da teleconexão da OMJ

Abstract: Large scale climate oscillations cause perturbation in the atmospheric circulation globally and may be associated directly or indirectly to extreme events of precipitation or drought. The Southern Annular Mode (SAM) dominates the variability in pressure field over the Southern Hemisphere (SH), presenting a zonally symmetric pattern in the form of a pressure seesaw between the medium and high latitudes of the SH. The Madden-Julian Oscillation (MJO) is the predominant intraseasonal variability mode over the tropical atmosphere, starting as a convective cell over Indian Ocean and turns around the planet, impacting climate on a global scale. Using geopotential height (HGT) data at the level of 700 hPa from ERA-5 reanalysis, the principal components analysis was calculated over the extratropical SH for each month to define the SAM phases. The MJO phases were defined using the RMM indexes list provided by the Australian Bureau of Meteorology and the El Niño (EN) and La Niña (LN) events were determined from the Oceanic Niño Index (ONI). HGT at 200 hPa and zonal (U) — at several levels — and meridional (V) — at 200 hPa and 850 hPa — wind data come from the ERA-5 reanalysis, U and V were used to calculate the eddy streamfunction at 200 hPa and 850 hPa. Outgoing longwave radiation (OLR) data are from National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) and the precipitation (PPT) data are a composition of meteorological stations measurements and gridpoint data from Climate Prediction Center (CPC). Monthly and daily timescales were used. Daily data passed through a Lanczos filtering to retain solely intraseasonal variability. The anomaly composites were made for SAM and OMJ phases, as well as for concomitant events of SAM and MJO phases (SAM/MJO). Every EN and LN were removed from SAM and SAM/MJO composites. There were OLR anomalies over the Maritime Continent (MC) and the Pacific and Indian oceans during SAM active events. In summer, PPT anomalies were stronger over South America (SA) during positive SAM/MJO and an apparent delay in MJO tropical teleconnection over the Western Hemisphere was noted. There were interferences between the OLR anomalies signals of both oscillations over the MC and between the HGT anomalies along the extratropics, which are associated with a more intense MJO and more persistent teleconnections over that region, respectively. Furthermore, the convection anomalies were discrepant on SAM polarity over the subtropical Central Pacific, an important region to produce wave trains that hit SA. In autumn, the OLR anomalies differ in signal regarding to SAM phase over the Indian Ocean and there are interferences between the MJO and SAM signals, just like in summer. In winter both oscillations have little impact on SA, and, in spring, there was no notable relationship between their tropical convection anomalies. However, the SAM extratropical pattern might influence MJO teleconnection propagation