Modulação das oscilações de baixa frequência na interação enos-oceano índico e seus impactos na precipitação da América do Sul
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Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Resumo
Esse estudo investigou a modulação das oscilações de baixa frequência na relação entre o
El Niño Oscilação Sul (ENOS) e os modos do Oceano Índico, bem como seus efeitos na
precipitação sobre a América do Sul (AS). Para tanto, foram utilizados índices climáticos
e análise de composições no período de 1901-2012. As principais contribuições são: (i)
A Oscilação Interdecenal do Pacífico (IPO) modula o estágio de decaimento do ENOS
e sua relação com o Modo da Bacia do Oceano Índico (MBOI). Durante a fase positiva
(negativa) da IPO os eventos de El Niño (La Niña) decaem mais lentamente (rapidamente)
e são acompanhados pelo aquecimento (resfriamento) da Bacia do Oceano. A conexão
entre essas bacias ocorre pela célula de Walker anômala. Durante a fase negativa da IPO,
os eventos de ENOS, no estágio de decaimento, têm uma transição mais rápida para a fase
oposta (La Niña para El Niño ou vice-versa) no ano seguinte, resultando em mudanças na
circulação zonal. A precipitação na AS, especialmente no nordeste do Brasil, é afetada
pela interação entre o ENOS e a fase da IPO. Dessa forma, o EN (LN) e MBOI positivo
(negativo) durante a IPO POS (NEG) prolongam a escassez de precipitação sobre a região
equatorial (subtropical) da AS. (ii) Eventos de La Niña na fase negativa da IPO resultam
em aumento (diminuição) da chuva na região tropical (subtropical) da América do Sul,
associados a anomalias na circulação de Walker e padrões de onda. (iii) A Oscilação
Multidecenal do Atlântico (AMO) desempenha influência na modulação da relação entre o
ENOS e o dipolo do oceano Índico (DOI) nas estações de inverno e primavera. (iv) Eventos
combinados de El Niño-DOI positivo possuem maior (menor) relação na fase fria (quente)
da AMO. A combinação de El Niño e DOI positivo ocasiona a excitação do padrão de ondas
trópicos-extratrópicos e associado ao transporte de umidade do Atlântico Tropical norte
ocasiona escassez (excesso) de chuva na Amazônia (sudeste da AS). (v) Os eventos isolados
de DOI positivo ocorrem com maior frequência na fase quente da AMO, e nesta condição,
o Atlântico Tropical norte mais aquecido e combinado com o padrão de onda de origem
do oceano Índico, gera menor precipitação nas regiões da Amazônia, central e sudeste
da AS. (vi) Por outro lado, em anos de El Niño o Atlântico Equatorial apresenta TSM
anomalamente resfriada e direciona a umidade em direção à região Amazônica e centro-
oeste da AS. Assim, ocorre o aumento de precipitação nas regiões do sul da Amazônia,
ZCAS e sudeste do Brasil. (vii) Para eventos de LN e Dipolo do Oceano Índico Negativo
(nDOI) não é possível destacar a modulação pela AMO, pois os eventos ocorrem em ambas
as fases. Isso ressalta que a relação entre os eventos de EN-pDOI e LN-nDOI não são
lineares em relação à modulação de baixa frequência. Nos eventos de La Niña, a América
do Sul experimenta aumento (redução) de precipitação no norte(sudeste) e maior escassez
na região da ZCAS e o sul da Bacia Amazônica. (viii) Os anos de nDOI apresentam padrão
de precipitação oposto aos da LN. A precipitação é caracterizada por escassez (aumento) de
precipitação no norte da AS (centro-oeste da AS e sul Bacia Amazônica). (ix) Os eventos
de LN-nDOI coincidentes caracterizam o dipolo da precipitação com aumento (diminuição
de chuvas no centro-leste (sudeste) da AS destacando que a combinação desses eventos é fundamental para o estabelecimento do dipolo de precipitação sobre a AS. Em resumo, as
oscilações de baixa frequência, como a IPO e a AMO, modulam a relação entre o ENOS e
os modos do Oceano Índico em escala interanual, impactando o regime de precipitação
na América do Sul. A compreensão dessas interações é crucial para previsões sazonais e
monitoramento de eventos climáticos extremos, como cheias e secas. Este estudo destaca a
importância de considerar as complexas interações entre os oceanos Pacífico, Atlântico e
Índico e seu impacto na variabilidade da precipitação da América do Sul.
Abstract
This study investigated the modulation of low-frequency oscillations in the relationship
between the El Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Indian Ocean modes, as well
as their effects on precipitation over South America (SA). Climatic indices and composite
analysis were used for the period 1901-2012. The main contributions are: The Interdecadal
Pacific Oscillation (IPO) modulates the decay stage of ENSO and its relationship with the
Indian Ocean Basin Mode (IOBM). During the positive (negative) phase of the IPO, El
Niño (La Niña) events decay more slowly (rapidly) and are accompanied by the warming
(cooling) of the ocean basin. The connection between these basins occurs through the
anomalous Walker circulation. During the negative phase of the IPO, ENSO events in the
decay stage have a faster transition to the opposite phase (La Niña to El Niño or La Niña
to El Niño) in the following year, resulting in changes in zonal circulation. Precipitation in
South America, especially in northeastern Brazil, is influenced by the interaction between
the ENSO and the phase of the IPO. In El Niño events during the positive (negative)
phase of the IPO, there is more (less) precipitation in northeastern South America. Thus,
the EN (LN) and positive (negative) IOBM during POS (NEG) IPO phases prolong the
scarcity of precipitation over the equatorial (subtropical) region of SA. La Niña events
during the negative phase of the IPO result in an increased (decreased) rainfall in the
tropical (subtropical) region of South America, associated with anomalies in the Walker
circulation and wave train patterns. The Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) plays a
role in modulating the relationship between ENSO and the Indian Ocean Dipole (IOD)
during the winter and spring seasons. Combined events of El Niño-positive IOD exhibit
a strengthened (weakened) connection during the cold (warm) phase of the AMO. The
combination of El Niño and positive IOD causes a propagation of the tropical-extratropic
wave pattern and associated with the transport of moisture from the North Tropical
Atlantic, causes decreased (increased) of rainfall in the Amazon (southeastern SA). Isolated
positive IOD events occur more frequently during the warm phase of the AMO. In this
condition, the warmer North Tropical Atlantic combined with the wave pattern originating
from the Indian Ocean generates reduced rainfall in the Amazon, central, and southeastern
regions of SA. On the other hand, during El Niño years, the Equatorial Atlantic exhibits
anomalously colder SST and directs moisture towards the Amazon and central-western SA.
As a result, there is an increase in precipitation in the southern regions of the Amazon,
SACZ, and southeastern Brazil. For LN events and Negative Indian Ocean Dipole (nIOD)
events, it is not possible to separate the modulation by the AMO, as the events occur in
both phases. This shows that the relationship between EN-pIOD and LN-nIOD events
is not linear in relation to low-frequency modulation. In La Niña events, South America
experiences increased (decreased) in precipitation in the north (southeast) and more scarcity
in the SACZ region and the southern Amazon Basin. nIOD years exhibit the opposite
precipitation pattern to LN. The precipitation is characterized by decrease (increase) of
rainfall in northern SA (central-western SA and southern Amazon Basin). The coincident LN-nDOI events characterize the precipitation dipole with an increased (decreased) rainfall
in the central-eastern (southeastern) regions of SA, emphasizing that the combination
of these events is fundamental for the establishment of the precipitation dipole over
SA. In summary, low-frequency oscillations such as the IPO and AMO modulate the
relationship between ENSO and Indian Ocean modes on an interannual scale, impacting
the precipitation regime in South America. Understanding these interactions is crucial for
seasonal forecasts and monitoring extreme weather events, such as floods and droughts.
This study highlights the importance of considering the complex interactions between the
Pacific, Atlantic, and Indian Oceans and their impact on precipitation variability in South
America.