Oscilación de Madden-Julian

La MJO se clasifica en ocho fases dependiendo de la ubicación de la precipitación intensificada a lo largo del Ecuador: ^{[ 7 ]}

• Fases 8 y 1: Hemisferio Occidental y África
• Fases 2 y 3: Océano Índico
• Fases 4 y 5: Continente marítimo
• Fases 6 y 7: Pacífico Occidental

La posición y la intensidad de la MJO se determinan mediante el índice MJO multivariado en tiempo real (RMM), que tiene en cuenta la distribución ecuatorial de la radiación saliente de onda larga y los vientos zonales a altitudes bajas (850  hPa) y altas (200  hPa). ^{[ 8 ]}

El movimiento de la MJO alrededor del globo puede ocasionalmente ralentizarse o detenerse durante el verano y principios del otoño del hemisferio norte , lo que lleva a un aumento constante de las precipitaciones en un lado del globo y a una disminución constante de las precipitaciones en el otro lado. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} Esto también puede ocurrir a principios de año. ^{[ 12 ] [ 17 ] [ 18 ]} La MJO también puede permanecer tranquila durante un período de tiempo, lo que lleva a una actividad de tormentas no anómala en cada región del globo. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 15 ] [ 22 ] [ 23 ]}

Durante el verano del hemisferio norte , los efectos de la Oscilación Madden-Julian (OMJ) sobre el monzón de verano de la India y África Occidental están bien documentados. También se observan efectos de la OMJ sobre el monzón de verano norteamericano, aunque son relativamente más débiles. Los impactos de la OMJ sobre los patrones de precipitación estival en Norteamérica están estrechamente ligados a los ajustes meridionales (es decir, de norte a sur) del patrón de precipitación en el Pacífico tropical oriental. Asimismo, existe una fuerte relación entre el modo principal de variabilidad intraestacional del Sistema Monzónico Norteamericano, la OMJ, y los puntos de origen de los ciclones tropicales.

Se observa un período de calentamiento de la temperatura superficial del mar entre cinco y diez días antes de un fortalecimiento de las precipitaciones asociadas a la Oscilación Madden-Julian (OMJ) en el sur de Asia. Una interrupción en el monzón asiático, que normalmente ocurre durante el mes de julio, se ha atribuido a la Oscilación Madden-Julian después de que su fase intensificada se desplaza hacia el este de la región, hacia el océano Pacífico tropical abierto. ^{[ 24 ]}

Los ciclones tropicales se producen durante toda la estación cálida boreal (normalmente de mayo a noviembre) tanto en la cuenca del Pacífico Norte como en la del Atlántico Norte; sin embargo, cada año presenta periodos de mayor o menor actividad dentro de la estación. La evidencia sugiere que la oscilación de Madden-Julian modula esta actividad (en particular para las tormentas más intensas) al proporcionar un entorno a gran escala que resulta favorable (o desfavorable) para su desarrollo. El movimiento descendente asociado a la MJO no favorece el desarrollo de tormentas tropicales.

Sin embargo, el movimiento ascendente asociado a la Oscilación Madden-Julian (OMJ) constituye un patrón favorable para la formación de tormentas eléctricas en los trópicos, lo cual es muy propicio para el desarrollo de tormentas tropicales. A medida que la OMJ avanza hacia el este, la región de mayor actividad ciclónica tropical también se desplaza hacia el este, desde el Pacífico occidental al Pacífico oriental y, finalmente, a la cuenca del Atlántico.

Sin embargo, existe una relación inversa entre la actividad de los ciclones tropicales en la cuenca del Pacífico noroccidental y la del Atlántico norte. Cuando una cuenca está activa, la otra suele estar tranquila, y viceversa. La razón principal de esto parece ser la fase de la Oscilación Madden-Julian (OMJ), que normalmente se encuentra en modos opuestos entre las dos cuencas en un momento dado. ^{[ 25 ]} Si bien esta relación parece sólida, la OMJ es uno de los muchos factores que contribuyen al desarrollo de los ciclones tropicales. Por ejemplo, las temperaturas de la superficie del mar deben ser suficientemente cálidas y la cizalladura vertical del viento debe ser suficientemente débil para que se formen y persistan las perturbaciones tropicales. ^{[ 26 ]}

Sin embargo, la Oscilación Madden-Julian (OMJ) también influye en estas condiciones que facilitan o suprimen la formación de ciclones tropicales. Tanto el Centro Nacional de Huracanes de EE. UU. como el Centro de Predicción Climática de EE. UU. monitorean la OMJ de forma rutinaria durante la temporada de huracanes del Atlántico ( ciclones tropicales ) para ayudar a anticipar períodos de actividad o inactividad relativa. ^{[ 27 ]}

La señal de la MJO está bien definida en partes de África, incluyendo la cuenca del Congo y África Oriental . Durante las principales temporadas de lluvias en África Oriental (de marzo a mayo y de octubre a diciembre), las precipitaciones tienden a ser menores cuando el núcleo convectivo de la MJO se encuentra sobre el Pacífico oriental, y mayores cuando la convección alcanza su máximo sobre el Océano Índico. ^{[ 28 ] [ 29 ]} Durante las fases "húmedas", los vientos del este normales se debilitan, mientras que durante las fases "secas", los vientos del este se fortalecen. ^{[ 30 ]}

Un aumento en la frecuencia de las fases de la Oscilación Madden-Julian (MJO) con actividad convectiva sobre el Pacífico oriental podría haber contribuido a la tendencia a la sequía observada en la cuenca del Congo en las últimas décadas. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

Existe una fuerte variabilidad interanual en la actividad de la oscilación de Madden-Julian, con largos períodos de actividad intensa seguidos de períodos en los que la oscilación es débil o inexistente. Esta variabilidad interanual de la MJO está parcialmente vinculada al ciclo de El Niño-Oscilación del Sur (ENSO). En el Pacífico, la actividad intensa de la MJO se observa a menudo de 6 a 12 meses antes del inicio de un episodio de El Niño , pero está prácticamente ausente durante los máximos de algunos episodios de El Niño, mientras que la actividad de la MJO suele ser mayor durante un episodio de La Niña . Los eventos intensos en la oscilación de Madden-Julian durante una serie de meses en el Pacífico occidental pueden acelerar el desarrollo de un El Niño o La Niña, pero generalmente no conducen por sí mismos al inicio de un evento ENSO cálido o frío. ^{[ 33 ]} Sin embargo, las observaciones sugieren que el El Niño de 1982-1983 se desarrolló rápidamente durante julio de 1982 en respuesta directa a una onda Kelvin desencadenada por un evento de MJO a finales de mayo. ^{[ 34 ]}

Los cambios en la estructura de la MJO con el ciclo estacional y ENSO podrían facilitar impactos más sustanciales de la MJO sobre ENSO. Por ejemplo, los vientos del oeste en superficie asociados con la convección activa de la MJO son más fuertes durante el avance hacia El Niño y los vientos del este en superficie asociados con la fase convectiva suprimida son más fuertes durante el avance hacia La Niña. ^{[ 35 ]} A nivel global, la variabilidad interanual de la MJO está determinada principalmente por la dinámica interna atmosférica, más que por las condiciones de la superficie.

Los mayores impactos de la variabilidad intraestacional en Estados Unidos se producen durante los meses de invierno en el oeste del país. Durante el invierno, esta región recibe la mayor parte de sus precipitaciones anuales . Las tormentas en esta región pueden durar varios días o más y suelen ir acompañadas de sistemas de circulación atmosférica persistentes . Preocupan especialmente los eventos de precipitación extrema vinculados a inundaciones . Existen pruebas contundentes que sugieren una relación entre el tiempo atmosférico y el clima en esta región, según estudios que han relacionado la Oscilación del Sur de El Niño con la variabilidad de las precipitaciones regionales.

En el Pacífico tropical, los inviernos con episodios de frío de leves a moderados, o La Niña, o condiciones neutras de ENSO, suelen caracterizarse por una mayor actividad de la oscilación de Madden-Julian (MJO) de 30 a 60 días. Un ejemplo reciente es el invierno de 1996-1997, que presentó graves inundaciones en California y el noroeste del Pacífico (con costos de daños estimados entre 2.000 y 3.000 millones de dólares en ese momento) y una MJO muy activa. Estos inviernos también se caracterizan por anomalías relativamente pequeñas en la temperatura de la superficie del mar en el Pacífico tropical en comparación con episodios de calor y frío más intensos. En estos inviernos, existe una relación más fuerte entre los eventos de MJO y los eventos de precipitación extrema en la costa oeste.

Eventos de Pineapple Express

El escenario típico que vincula el patrón de lluvias tropicales asociado con la MJO con eventos de precipitación extrema en el noroeste del Pacífico presenta un patrón de circulación progresivo (es decir, que se mueve hacia el este) en los trópicos y un patrón de circulación retrógrado (es decir, que se mueve hacia el oeste) en las latitudes medias del Pacífico Norte. Las anomalías climáticas típicas de invierno que preceden a eventos de precipitación intensa en el noroeste del Pacífico son las siguientes: ^{[ 36 ]}

1. Entre 7 y 10 días antes del evento de fuertes precipitaciones: Las fuertes lluvias tropicales asociadas con la Oscilación Madden-Julian (OMJ) se desplazan hacia el este desde el Océano Índico oriental hacia el Pacífico tropical occidental. Una columna de humedad se extiende hacia el noreste desde el Pacífico tropical occidental hacia las proximidades de las Islas Hawaianas . Un fuerte anticiclón de bloqueo se ubica en el Golfo de Alaska con una fuerte corriente en chorro polar alrededor de su flanco norte. ^{[ 36 ]}
2. De 3 a 5 días antes del evento de fuertes precipitaciones: Las fuertes lluvias tropicales se desplazan hacia el este, hacia la línea internacional de cambio de fecha, y comienzan a disminuir. La columna de humedad asociada se extiende aún más hacia el noreste, a menudo atravesando las islas hawaianas. El fuerte anticiclón de bloqueo se debilita y se desplaza hacia el oeste. Se desarrolla una división en la corriente en chorro del Pacífico Norte , caracterizada por un aumento en la amplitud y extensión areal de los vientos zonales del oeste en la troposfera superior en el flanco sur del bloqueo y una disminución en su flanco norte. Los patrones de circulación tropical y extratropical comienzan a "fasciarse", lo que permite que una vaguada de latitud media en desarrollo aproveche la columna de humedad que se extiende desde los trópicos profundos. ^{[ 36 ]}
3. El evento de fuertes precipitaciones: A medida que el patrón de lluvias tropicales intensificadas continúa desplazándose hacia el este y debilitándose, la profunda columna de humedad tropical se extiende desde el Pacífico central subtropical hasta la vaguada de latitud media ubicada frente a la costa oeste de Norteamérica. La corriente en chorro en niveles superiores se extiende a través del Pacífico Norte, con la posición media de la corriente en chorro entrando en Norteamérica por el noroeste de Estados Unidos. La profunda baja presión ubicada cerca de la costa del Pacífico Noroeste puede provocar varios días de fuertes lluvias y posibles inundaciones. Estos eventos suelen denominarse eventos Pineapple Express , llamados así porque una cantidad significativa de la profunda humedad tropical atraviesa las islas hawaianas en su camino hacia el oeste de Norteamérica. ^{[ 36 ]}

A lo largo de esta evolución, se observa una regresión de las características de la circulación atmosférica a gran escala en el sector del Pacífico oriental-Norteamérica. Muchos de estos eventos se caracterizan por la progresión de las precipitaciones más intensas de sur a norte a lo largo de la costa del Pacífico Noroeste durante un período de varios días a más de una semana. Sin embargo, es importante diferenciar las tormentas sinópticas individuales , que generalmente se mueven de oeste a este, del patrón general a gran escala, que presenta regresión. ^{[ 36 ]}

Existe una relación coherente y simultánea entre la posición longitudinal de las precipitaciones máximas asociadas a la Oscilación Madden-Julian (OMJ) y la ubicación de los eventos de precipitación extrema en la costa oeste. Los eventos extremos en el noroeste del Pacífico se acompañan de un aumento de las precipitaciones sobre el Pacífico tropical occidental y la región del sudeste asiático que los meteorólogos denominan Continente Marítimo , con una disminución de las precipitaciones sobre el Océano Índico y el Pacífico central. A medida que la región de interés se desplaza del noroeste del Pacífico a California , la región de mayor precipitación tropical se desplaza aún más hacia el este. Por ejemplo, los eventos de lluvias extremas en el sur de California suelen ir acompañados de un aumento de las precipitaciones cerca de los 170°E. Sin embargo, el vínculo general entre la OMJ y los eventos de precipitación extrema en la costa oeste se debilita a medida que la región de interés se desplaza hacia el sur a lo largo de la costa oeste de los Estados Unidos. ^{[ 36 ]}

Existe variabilidad de un caso a otro en la amplitud y extensión longitudinal de la precipitación relacionada con la MJO, por lo que esto debe considerarse solo como una relación general. ^{[ 36 ]}