Impacts of the Madden-Julian oscillation on intraseasonal precipitation over northeast Brazil

Este estudo tem como objetivo investigar os impactos da oscilação de Madden-Julian (OMJ) na precipitação da região Nordeste do Brasil (NEB). Para tanto foram utilizados dados diários de precipitação baseados em 492 pluviômetros distribuídos na região e cobrindo um período de 30 anos (1981 − 2010). As análises através de composições de anomalias de precipitação, radiação de onda longa e fluxo de umidade, foram obtidas com base no índice da OMJ desenvolvido por Jones-Carvalho. Para distinguir o sinal da OMJ de outros padrões de variabilidade climática, todos os dados diários foram filtrados na escala de 20 − 90 dias; portanto somente dias classificados como eventos da OMJ foram considerados nas composições. Uma análise preliminar baseada apenas nos dados de precipitação foi feita para uma pequena área localizada no interior semiárido do NEB, conhecida como Seridó. Essa microrregião é uma das áreas mais secas do NEB e foi reconhecida pela Convenção das Nações Unidas para o Combate à Desertificação e Mitigação dos Efeitos das Secas como particularmente vulnerável à desertificação. Composições de anomalias de precipitação foram feitas para cada uma das oito fases da OMJ durante Fevereiro-Maio (principal período chuvoso da microrregião). Os resultados mostraram a existência de variações significativas nos padrões de precipitação (de precipitação excessiva à deficiente) associados à propagação da OMJ. A combinação dos sinais de precipitação obtidos durantes as fases úmidas e secas da OMJ mostrou que a diferença corresponde cerca de 50 − 150% de modulação das chuvas na microrregião. Em seguida, uma investigação abrangente sobre o papel da OMJ sobre toda a região Nordeste foi feita considerando-se as quatro estações do ano. Os resultados mostraram que os impactos da OMJ na precipitação intrassazonal do NEB apresentam forte sazonalidade. A maior coerência espacial dos sinais de precipitação ocorreram durante o verão austral, quando cerca de 80% das estações pluviométricas apresentaram anomalias positivas de precipitação durante as fases 1 − 2 da OMJ e anomalias negativas de precipitação nas fases 5 − 6 da oscilação. Embora impactos da OMJ na precipitação intrassazonal tenham sido encontrados na maioria das localidades e em todas as estações do ano, eles apresentaram variações na magnitude dos sinais e dependem da fase da oscilação. As anomalias de precipitação do NEB observadas são explicadas através da interação existente entre as ondas de Kelvin-Rossby acopladas convectivamente e as características climáticas predominantes sobre a região em cada estação do ano. O aumento de precipitação observado sobre a maior parte do NEB durante o verão e primavera austrais encontra-se associado com o fluxo de umidade de oeste (regime de oeste), o qual favorece a atividade convectiva em amplas áreas da América do Sul tropical. Por outro lado, as anomalias de precipitação durante o inverno e outono austrais apresentaram uma variabilidade espacial mais complexa. Durante estas estações, as anomalias de precipitação observadas nas estações localizadas na costa leste do NEB dependem da intensidade do anticiclone do Atlântico Sul, o qual é modulado em grande parte por ondas de Rossby. As características topográficas do NEB parecem desempenhar um papel importante na variabilidade observada na precipitação, principalmente nestas áreas costeiras. A intensificação do anticiclone aumenta a convergência dos ventos alísios na costa contribuindo para a ocorrência de precipitação observada à barlavento do planalto da Borborema. Por outro lado, o aumento da subsidência parece ser responsável pelos déficits de precipitação observados à sotavento. Tais condições mostraram-se típicas durante o predomínio do regime de leste sobre a região tropical da América do Sul e o NEB, durante o qual ocorre uma diminuição no fluxo de umidade proveniente da Amazônia.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The impacts of the Madden–Julian Oscillation (MJO) on precipitation over Northeast Brazil (NEB, also known as Nordeste) are evaluated based on daily raingauge data from 492 stations over 30-year period (1981-2010). Composites of precipitation, outgoing longwave radiation and moisture-flux anomalies are performed for each phase of the MJO based on the Jones–Carvalho MJO index. To distinguish the MJO signal from other patterns of climate variability, daily data are filtered using a 20 - 90 day band-pass filter; only days classified as MJO events are considered in the composites. A preliminary analysis based on precipitation data was conducted for a small scale area located in NEB’s semiarid interior, in an area known as Seridó. The Seridó is one of the driest regions in NEB, and is recognized by the United Nations Convention to Combat Desertification as particularly vulnerable to desertification. Composites of rainfall anomalies were computed for each of the eight phases of the MJO during February-May, which is Seridó’s main rainy season. Results showed that the rainfall patterns in Seridó undergo substantial changes (from enhancement to suppression) as the convective center of the MJO propagates eastward. When combining the MJO signals for wet and dry phases, the difference represents about 50 - 150% modulation of the mean rainfall over Seridó. Then a comprehensive analysis of the role of the MJO in modulating the spatiotemporal variation of NEB’s precipitation was performed, considering all four seasons. The results showed strong seasonality of the MJO impact on precipitation. The most spatially coherent signals of precipitation anomalies occurred in the austral summer, when about 80% of the raingauge stations showed increased precipitation during phases 1 - 2 and suppressed precipitation in phases 5 - 6 of the oscillation. Although the MJO impacts precipitation on intraseasonal timescales in all seasons in most locations, these impacts vary in magnitude and depend on the phase of the oscillation. Precipitation anomalies over NEB are explained by the interaction of convectively coupled Kelvin-Rossby waves with the dominant climatic features in each season. During the austral summer and spring, westerly regimes increased precipitation over most NEB. In the austral winter and fall, precipitation anomalies exhibited more complex spatial variability. In these seasons precipitation anomalies in eastern coastal areas depended on the strength of the South Atlantic anticyclone, which is largely modulated by Rossby waves. The strengthening of the anticyclone intensified the convergence of the trade winds in coastal areas and precipitation windward of the coastal range. Conversely, the intensification of the subsidence was responsible for precipitation deficits in the lee side of the range. These conditions were typically observed when easterly regimes dominate over tropical South America and NEB, decreasing moisture flow from the Amazon.