The interaction between El Niño-Southern Oscilation and Madden-Julian Oscilation in South America : observations and model simulation
Resumo
Resumo: A Oscilação de Madden-Julian (OMJ) e o El Niño-Oscilação Sul (ENOS) são, respectivamente, os principais modos de variabilidade climática intrassazonal e interanual afetando a precipitação da América do Sul (AS). Vários estudos têm focado a modulação dos impactos da OMJ pelo ENOS ao redor do globo. Alguns deles mostram variações na propagação para leste da OMJ sob diferentes estados básicos associados ao ENOS (El Niño, EN, e La Niña, LN). Neste estudo, verifica-se se a modulação da OMJ pelo ENOS pode afetar as teleconexões da OMJ e seus impactos sobre a AS. Variações na propagação para leste da OMJ podem influenciar o estabelecimento da teleconexão trópicos-trópicos da OMJ entre o Pacífico e a AS. Além disso, mudanças no estado básico devido aos diferentes estados do ENOS podem também afetar a convecção sobre o Pacífico Sul subtropical central-leste (ou região fonte), a qual desencadeia a teleconexão trópicos-extratrópicos da OMJ para a AS. O objetivo é compreender como o fenômeno ENOS influencia a OMJ e seus impactos na AS durante a estação de monção (dezembro, janeiro, e fevereiro – DJF). Os conjuntos de dados analisados são de observações e resultados de simulações do UK Met Office Unified Model Global Ocean Mixed Layer (MetUM-GOML3). Anomalias diárias são filtradas na banda de 20-90 dias, para reter apenas oscilações intrassazonais e analisar o efeito do ENOS na OMJ ao invés da soma das anomalias relacionadas ao ENOS e à OMJ. Composições de anomalias são calculadas em períodos quando ambos ENOS e OMJ estão ativos. As teleconexões da OMJ são estabelecidas mais tardiamente em EN (fase 1) que em LN (fase 8) nas observações. A teleconexão extratropical e seus impactos sobre o centro-leste da AS (CESA) subtropical intensificam em EN e LN e enfraquecem em anos neutros (NT). A convecção sobre a região fonte, a qual desencadeia a teleconexão trópicos-extratrópicos, é intensificada mais tardiamente e está um pouco mais para leste em EN (fases 8+1) que em LN (fases 7+8). Portanto, os impactos mais significativos na precipitação da AS acontecem mais tarde e mais para leste em EN (fase 1) que em LN (fase 8). O estado básico em EN melhora a convecção da OMJ e a sua propagação para leste no modelo, incluindo a convecção sobre a região fonte. As teleconexões trópicos-extratrópicos da OMJ estão mais fortes em simulações com ENOS em comparação com aquelas sem eventos ENOS. Surpreendentemente, o padrão de teleconexão extratropical aparece mais claramente nas simulações em LN, apesar da OMJ enfraquecida sob o estado básico da LN. Portanto, ambos os estados de ENOS no modelo e nas observações fornecem forçantes na região fonte que desencadeiam mais eficientemente as teleconexões extratropicais mais fortes que anos NT e em simulações sem ENOS, indicando efeitos não-lineares do ENOS nas anomalias da OMJ sobre a AS. Abstract: The Madden-Julian Oscillation (MJO) and the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) are respectively the main intraseasonal and interannual climate variability modes affecting the South America (SA) rainfall. Several studies have focused on the ENSO-driven modulation of the MJO and its impacts worldwide. Some of them show variations in the eastward propagation of the MJO within different ENSO background states (El Niño, EN, and La Niña, LN). The present study verifies if the ENSO modulation affects the MJO teleconnections and their impacts on SA. Variations in the eastward MJO propagation may influence the establishment of the MJO tropics-tropics teleconnection between the Pacific and SA. Moreover, changes in the background by different ENSO states may also affect the convection over the subtropical central-east South Pacific (or source region), which triggers the MJO tropics-extratropics teleconnection to SA. The goal is to understand how the ENSO phenomenon influences the MJO and its impacts on SA during the summer monsoon season (December, January, and February – DJF). The datasets analyzed are observational data and outputs from simulations with the UK Met Office Unified Model Global Ocean Mixed Layer (MetUM-GOML3). Daily anomalies are filtered in the 20-90 day band, to retain only intraseasonal oscillations and analyze the ENSO effect on the MJO rather than the sum of the MJO and ENSO-related anomalies. Composite anomalies are computed over periods when both ENSO and MJO are active. The MJO teleconnections are fully established later in EN (phase 1) than in LN (phase 8) in observations. The extratropical teleconnection and its impacts over the subtropical central-east SA (CESA) intensify in EN and LN and weaken in neutral (NT) years. The convection over the source region, which triggers tropics-extratropics teleconnection, is enhanced later, and is slightly shifted eastwards in EN (phases 8+1) than in LN (phases 7+8). Hence, the most significant impacts on SA precipitation happen later and more to the east in EN (phase 1) than LN (phase 8). The EN basic state improves the MJO convection and its eastward propagation in the model, including the convection over the source region. The MJO tropics-extratropics teleconnections are stronger in simulations with ENSO with respect to those without ENSO. Surprisingly, an improved extratropical teleconnection pattern appears in simulations during LN, despite MJO weakening in the LN basic state. Therefore, both ENSO states in the model and observations generate forcing in the source region that more efficiently triggers stronger extratropical teleconnections than NT years and simulations without ENSO, indicating nonlinear ENSO effects on MJO-related anomalies over SA.
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