O que é a Oscilação Madden-Julian e por que nos importamos?

Embora a Oscilação Madden-Julian (OMJ) seja um fenômeno menos conhecido, ela é fundamental para as chuvas nos trópicos do planeta e pode ter impactos importantes nas latitudes médias.

Tempestade na fase convectiva da OMJ sobre o Oceano Índico tropical. Crédito: Yuji Kashino.

Em geral, as reportagens sobre fenômenos climáticos descreveram o El Niño Oscilação-Sul (ENOS), seus impactos regionais e globais e os desafios de prevê-lo. Aqui apresentaremos outro fenômeno importante na região tropical: a Oscilação Madden-Julian, ou OMJ.

Várias vezes por ano, a OMJ contribui fortemente para a ocorrência de diversos eventos extremos ao redor do globo.

Então o que é a OMJ?

Este fenômeno climático é diferente do ENOS, que é estacionário e está associado a características que persistem por várias estações no Oceano Pacífico. A OMJ, por sua vez, é uma perturbação de nuvens, chuva, ventos e pressão em movimento para o leste que atravessa o planeta nos trópicos e retorna ao seu ponto inicial em 30 a 60 dias. Por isso ela é melhor descrita como uma variabilidade climática intra-sazonal (varia de semana para semana).

Deslocamento das fases convectivas da OMJ ao longo das semanas.

A OMJ consiste em duas fases: uma é a fase de chuva intensificada (ou fase convectiva) e a outra é a fase de chuva suprimida. A intensa atividade da OMJ freqüentemente divide o planeta em duas metades: uma metade dentro da fase convectiva ativa e a outra metade na fase convectiva suprimida.

Essas duas fases produzem mudanças opostas nas nuvens e na precipitação e todo este padrão dipolo (dois centros principais opostos) se propaga para o leste. A localização das fases convectivas são agrupadas em estágios geográficos numerados de 1 a 8.

Portanto, para que a OMJ seja considerada ativa, este dipolo de fases convectiva ativa e suprimida deve estar presente e mudando para o leste com o tempo.

Diferença da precipitação com relação à média para todos os eventos de OMJ para novembro-março de 1979-2012 nas oito fases descritas no texto. O sombreado verde indica chuvas acima da média (fase convectiva ativa), e o sombreado marrom mostra chuvas abaixo da média (fase convectiva suprimida). Pode-se observar, ainda, no decorrer das fases, o deslocamento das áreas sombreadas em direção a leste.

O que está por trás deste padrão?

Vamos olhar para algumas das características dentro das duas fases convectivas. Na fase que possui convecção ativa, os ventos convergem em superfície e o ar é empurrado para cima. No topo da atmosfera, os ventos invertem, ou seja, divergem. Esse movimento ascendente (para cima) do ar na atmosfera tende a aumentar a condensação e a precipitação.

Por outro lado, na fase da convecção suprimida, os ventos convergem no topo da atmosfera, forçando o ar a descer e, posteriormente, a divergir na superfície (Rui e Wang, 1990). O movimento de subsidência (descida) do ar, de grandes altitudes para a superfície, faz com que ele aqueça e seque, suprimindo as chuvas e mantendo o tempo estável.

Estrutura da da OMJ em superfície e na atmosfera superior no período em que a fase convectiva ativa (nuvem de tempestade) está centrada no Oceano Índico e a fase convectiva suprimida está centrada no centro-oeste do Oceano Pacífico. As setas horizontais apontando para a esquerda representam a direção do vento para leste, e as setas que apontam para a direita representam a direção do vento para o oeste. Todo o sistema se desloca para leste ao longo do tempo, eventualmente circundando o globo e retornando ao seu ponto de origem. Crédito: Climate.gov desenho de Fiona Martin.

As mudanças provocadas pela OMJ nos padrões de chuva e ventos impactam tanto os trópicos, quanto os extratrópicos, o que a torna um fenômeno importante para previsão de tempo e clima em muitas áreas do globo.

A OMJ pode modular o período e a intensidade das monções (Jones e Carvalho, 2002; Lavender e Matthews, 2009), influenciar os ciclones tropicais em quase todas as bacias oceânicas (Maloney e Hartmann, 2000) e resultar em mudanças na corrente de jato, que podem levar a eventos de calor ou frio extremo e inundações na América do Norte, por exemplo (Higgins et al. 2000, Cassou, 2008, Lin et al. 2009, Zhou et al., 2012, Riddle et al., 2013, Johnson et al., 2014).

Comportamento médio da corrente de jato (m/s) e da radiação de onda longa (ROL, w/m²) ao longo das fases da OMJ. A barra de cores do lilás ao roxo representa a intensificação dos ventos. Para a ROL, os valores negativos (tons de verde) representam maior convecção e presença de nuvens, enquanto os valores positivos (tons de marrom) representam os locais em que a convecção é suprimida.

Por fim, apesar das diferenças entre a OMJ e o ENOS, os dois fenômenos climáticos podem gerar impactos semelhantes, como o aumento da precipitação em determinadas regiões e a seca em outras.

Fonte: Climate.gov (https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/what-mjo-and-why-do-we-care)

Referências:

Madden R. and P. Julian, 1971: Detection of a 40-50 day oscillation in the zonal wind in the tropical Pacific, J. Atmos. Sci., 28, 702-708.

Madden R. and P. Julian, 1972: Description of global-scale circulation cells in the tropics with a 40-50 day period. J. Atmos. Sci., 29, 1109-1123.

Cassou, C., 2008: Intraseasonal interaction between the Madden Julian Oscillation and the North Atlantic Oscillation. Nature, 455, 523-527 doi:10.1038/nature07286 Letter

Higgins, W., J. Schemm, W. Shi, and A. Leetmaa, 2000: Extreme precipitation events in the western United States related to tropical forcing. J. Climate, 13, 793-820.

Nathaniel C. Johnson, Dan C. Collins, Steven B. Feldstein, Michelle L. L’Heureux, and Emily E. Riddle, 2014: Skillful Wintertime North American Temperature Forecasts out to 4 Weeks Based on the State of ENSO and the MJO*. Wea. Forecasting, 29, 23–38.

Jones, C. and L. Carvalho, 2002: Active and Break phases in the South American Monsoon System. J. Climate, 15, 905-914.

Lavender, S. and A. Matthews, 2009: Response of the West African monsoon to the Madden-Julian Oscillation, J. Climate, 22, 4097-4116.

Maloney E. and D. Hartmann, 2000: Modulation of hurricane activity in the Gulf of Mexico by the Madden-Julian Oscillation. Science, 287, 2002-2004.

Riddle, E. E., M. B. Stoner, N. C. Johnson, M. L. L’Heureux, D. C. Collins, and S. B. Feldstein, 2013: The impact of the MJO on clusters of wintertime circulation anomalies over the North American region. Climate Dyn., 40, 1749–1766.

Zhang, C., 2005: Madden-Julian Oscillation. Reviews of Geophysics, 43, 1-36.

Zhou S., M. L’Heureux, S. Weaver, and A. Kumar, 2012: A composite study of MJO influence on the surface air temperature and precipitation over the Continental United States. Climate Dyn., 38, 1459-1471.