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Índice

• Sección 1: Estructura y escala temporal básicas
  • 1.1  Generalidades
  • 1.2  La OMJ como variación en los vientos
  • 1.3  La OMJ como variación en la presión de superficie
  • 1.4  Representación en corte vertical
  • 1.5  La OMJ como anomalía en la radiación de onda larga saliente
  • 1.6  Variaciones intraestacionales
  • 1.7  Potencial de velocidad en la troposfera superior
  • 1.8  Correlación entre radiación de onda larga saliente y potencial de velocidad
  • 1.9  Escalas temporales típicas
• Sección 2: Modelos relevantes
  • 2.1  Modelo de dos capas del calentamiento en el ecuador
  • 2.2  Corte esquemático y vista en plano
  • 2.3  Resultados de un modelo compuesto de la función de corrientes
  • 2.4  Resumen esquemático de los datos
• Sección 3: Tiempo tropical
  • 3.1  Precipitación y la OMJ
  • 3.2  Anomalías en la radiación de onda larga saliente y la OMJ
  • 3.3  Tormentas tropicales y la OMJ
• Sección 4: Otros efectos
  • 4.1  Efectos en el arrastre del viento
  • 4.2  Efectos en el momento angular
  • 4.3  Efectos en la corriente en chorro y la precipitación en la costa del Pacífico
• Sección 5: Resumen
  • 5.1  Resumen de la presentación
  • 5.2  Comentario de Klaus Weickmann

Sección 1: Estructura y escala temporal básicas

1.1  Generalidades

Espero que esta descripción de la oscilación de Madden-Julian en los trópicos les permita comprender su enorme escala: se trata de una perturbación de una escala espacial realmente enorme, y también de gran amplitud. Quizás sea el fenómeno de variación más grande, junto al ciclo estacional de los trópicos. En otras palabras, aunque después de treinta años aún no sabemos exactamente cómo afecta las latitudes medias, su amplitud en los trópicos es tal que no puede dejar de afectar las latitudes medias. Se está trabajando mucho sobre este tema y yo estoy convencido de que en el futuro nos ayudará en el trabajo de pronóstico.

Otro aspecto importante es su escala temporal, que abarca un período medio del orden de 45 días, lo cual significa que nos podría ayudar con pronósticos de digamos dos o tres semanas, y quizás a plazos incluso un poco más largos. Repito, es probablemente un porcentaje pequeño de la variancia, pero aún así es algo más de lo que tenemos ahora.

Hablaremos la mayor parte del tiempo de la estructura básica de estas oscilaciones y un poco sobre su escala temporal típica. También mencionaremos algo sobre cierto trabajo de modelado relevante, porque resulta que la oscilación de Madden-Julian es coherente al menos con ciertos modelos simples y de circulación general que colocan el calentamiento cerca del ecuador, es decir, es coherente con la respuesta al calentamiento en el ecuador. Al final veremos algunos ejemplos, para que puedan hacerse una idea de ciertas características del tiempo en los trópicos y mencionaremos los efectos a gran escala.

1.2  La OMJ como variación en los vientos

Hablemos en primer lugar de la estructura y la escala temporal típicas. Los datos que presenta esta gráfica de los vientos en el nivel de 150 hPa para Nairobi son de hace unos 40 años. Nairobi está en la costa oriental de África, a 35 grados este, cerca del ecuador, a 1,3 grados sur.

La gráfica muestra los vientos en metros por segundo; los datos abarcan dos años, y vamos a considerar primero el año 1964. Cabe notar que aparte la eliminación de una variación estacional, no hemos filtrado los datos de manera alguna, se trata de una observación de radiosonda diaria, menos cuando faltan datos.

1.3  La OMJ como variación en la presión de superficie

1.4  Representación en corte vertical

Ahora bien, tomamos el conjunto de todas esas distintas evidencias y creamos esta especie de dibujito para resumir lo que ocurre. La línea en la parte inferior representa el ecuador, y los lugares donde África, Indonesia y Sudamérica cruzan el ecuador y los 360 grados de longitud representados están marcados en la línea de arriba. La línea amarilla marca la línea de cambio de fecha. Cada panel muestra un momento distinto, el tiempo aumenta hacia abajo, y los paneles, que abarcan períodos de aproximadamente 40 a 48 días, están separados por intervalos de 5 ó 6 días.

Si miramos simultáneamente los datos del Pacífico central notamos dos células de circulación que son convergentes en los niveles inferiores y divergentes en altura, lo cual apoya esta convección (panel H). Se desplaza hacia el este a una velocidad de 5 a 10 metros por segundo y cuando las nubes llegan a algún lugar en el Pacífico central donde las aguas cerca del ecuador se vuelven frías, parecen disiparse, y aunque sigue habiendo evidencia de algunas nubes más adelante sobre Sudamérica, la oscilación ya no tiene la misma intensidad que vimos en los océanos Índico y Pacífico. Esta representación esquemática sirve para ver lo que suele ocurrir en el plano ecuatorial.

1.5  La OMJ como anomalía en la radiación de onda larga saliente

Esta gráfica muestra anomalías en la radiación de onda larga saliente en watts por metro cuadrado. Los tonos azules representan valores bajos de watts por metro cuadrado, lo cual significa que la radiación proviene de un entorno más frío de lo que es el caso con los tono rojos y amarillos, por ejemplo, que suelen ser producto de las nubes altas, lo cual en la región ecuatorial típicamente es producto de la convección, y en el caso de algunas de estas anomalías cálidas es incluso posible que estemos viendo la superficie del océano.

1.6  Variaciones intraestacionales

Ahora bien, si nos fijamos en estas nubes a una resolución espacial más alta, podemos ver que se trata de estructuras muy complejas. En un artículo publicado en el boletín de la Sociedad Meteorológica de Japón en 1988, Nakazawa presentó un estudio de datos satelitales de muy alta resolución y denominó lo que acabamos de ver en esta última imagen "variaciones intraestacionales" que aquí están demarcadas por el perímetro gris. Si luego miramos con alta resolución espacial en el interior de estas variaciones intraestacionales (la ampliación del rectángulo amarillo) observamos bandas más estrechas que se desplazan hacia el este.

La escala temporal de estas variaciones intraestacionales es de 40 a 50 días, y los círculos rojos indican más o menos el día 20 y luego unos 40 días más tarde, cerca del día 60; como ya veremos, en realidad la escala temporal de estas variaciones intraestacionales es más amplia.

Entonces, Nakazawa denominó supercúmulos a estas estructuras dentro de la variación intraestacional y si luego pasamos a una resolución incluso mayor de un supercúmulo que se desplaza hacia el este, como en la ampliación a la derecha de una de las líneas negras gruesas, vemos que en el interior del supercúmulo hay convección que en realidad se desplaza hacia el oeste, con una escala temporal aproximada de un día. Por algún motivo existe esta gran zona de convección y después se acumula convección siempre al este de la convección existente, lo cual produce el movimiento hacia el este de lo que Nakazawa llamó supercúmulos nubosos. En fin, este fenómeno presenta una estructura de nubes muy compleja.

Si volvemos a considerar el dibujito que vimos antes, vemos que en la atmósfera superior hay divergencia arriba de la convección, y podríamos anticipar la existencia de divergencia arriba de estos valores de radiación de onda larga saliente.

1.7  Potencial de velocidad en la troposfera superior

Una forma de considerar la divergencia consiste en estudiar el potencial de velocidad. Esta gráfica abarca el mismo período que la de radiación de onda larga saliente que vimos antes, pero en este caso muestra el potencial de velocidad. Aquí también tenemos el ecuador desde Greenwich hasta la línea de cambio de fecha y de vuelta hasta Greenwich, en dirección hacia el este, y un período entre mediados de septiembre de 2001 y mediados de marzo de 2002; el tiempo progresa hacia abajo. Las áreas color naranja representan valores altos de potencial de velocidad, y las áreas azules valores bajos. El viento divergente es proporcional al gradiente de este campo, de modo que el viento divergente sopla desde las zonas azules hacia las amarillas y rojas. Entonces, cabe esperar que exista un máximo de divergencia en algún lugar en las áreas azules y, repito, éste es el potencial de velocidad en la alta troposfera. Nuestro interés en estos datos radica en que la radiación de onda larga saliente y el potencial de velocidad son las dos variables más utilizadas para identificar las oscilaciones de Madden-Julian, y ahora podemos compararlos.

1.8  Correlación entre radiación de onda larga saliente y potencial de velocidad

Si tomamos los datos de vientos totales y los separamos en una función de corrientes y un potencial de velocidad, vemos que los vientos asociados con la función de corrientes no muestran ninguna divergencia, se trata estrictamente de un tipo de circulación, y el componente asociado al potencial de velocidad es completamente divergente. Este desglose matemático nos da una idea de dónde se produce la divergencia máxima.

En la imagen siguiente, en la izquierda tenemos la gráfica de potencial de velocidad y en la derecha la de anomalías de radiación de onda larga saliente.

Podemos escoger una oscilación que se propaga hacia el este, como la que está marcada en rojo en la gráfica de anomalías de radiación de onda larga saliente, cerca de la línea de cambio de fecha, alrededor del 16 diciembre, donde hay muchos valores bajos de radiación de onda larga saliente, probablemente producto de nubes altas, que en las regiones ecuatoriales son principalmente resultado de la convección. Si nos fijamos en el período de mediados de diciembre en la gráfica de potencial de velocidad, vemos un área de tonos azules.

Éstos son valores negativos de potencial de velocidad y aquí el viento divergente es proporcional al gradiente de este campo, de forma que los vientos soplan desde estas zonas de valor negativo, azules, hacia las amarillas, lo cual indica la presencia de divergencia.

En la gráfica se nota otra oscilación entre enero y marzo (líneas rojas), cuya propagación hacia el este es evidente, y la primera, entre septiembre y octubre, (líneas azules) muestra un poco de divergencia en altura. La identificación de estas oscilaciones suele ser el resultado de estudiar el movimiento hacia el este de la radiación de onda larga saliente o del potencial de velocidad, que tiende a desplazarse hacia el este con esta escala temporal de aproximadamente 50 días.

1.9  Escalas temporales típicas

Esta gráfica nos da una idea de las escalas temporales típicas. Estos datos son para la Isla Truk, que está en 152 grados este, más cerca de la línea de cambio de fecha, en el Pacífico occidental, a cerca de 7 grados norte, y muestra ciertas variaciones similares en el viento zonal. Para generar los gráficos calculamos de forma subjetiva el tiempo entre mínimos consecutivos para poder ver la escala temporal aproximada de la variación.

Estos histogramas muestran los días entre mínimos consecutivos del viento zonal en 150 hPa para Truk y ésta es la cantidad de casos; aquí tenemos los períodos de marzo-abril-mayo, junio-julio-agosto, septiembre-octubre-noviembre, y diciembre-enero-febrero. La media es de 45, 45 y 48 días en septiembre, octubre, noviembre y de 45 días en diciembre, enero, febrero de modo que se aproxima a 45 días, pero también podemos ver grandes intervalos; hay uno del orden de 22 días en el primer histograma, y hay otro en junio-julio-agosto del orden de 80 días, casi dura tanto como la estación. Ahora bien, esto es algo bastante subjetivo, pero nos da una idea del alcance de estos fenómenos; de hecho, en su trabajo Klaus indicó que se trata de 30 a 60 días, lo cual parece un buena aproximación de la escala temporal y toma en cuenta bastante bien la amplitud de los períodos que vemos con estas oscilaciones.

Como ya mencionamos, no siempre están presentes, y resulta que esta cantidad de casos corresponde a aproximadamente el 60 % de los casos totales que podrían haber ocurrido típicamente en cada estación, lo cual significa que la oscilación existe aproximadamente el 60 % del tiempo. Si usamos alguna otra variable para hacer esta estimación obtenemos valores más altos, hasta el 75 % del tiempo, de modo que podemos decir que la oscilación existe entre el 60 y el 75 % del tiempo.

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Sección 2: Modelos relevantes

2.1  Modelo de dos capas del calentamiento en el ecuador

Vamos a mencionar un par de experimentos de modelado relevantes, el primero de los cuales es un experimento sencillo que Adrian Gill describió en el Quarterly Journal para el cual usó un modelo de dos niveles, un nivel inferior y un nivel superior, sobre el ecuador. Situó el calentamiento en el ecuador en la posición indicada por el área amarilla, y luego consideró la respuesta.

Este calentamiento es como la convección que vemos en la oscilación de Madden-Julian, y al considerar la respuesta frente a este calentamiento, observó que la respuesta que se produce al este del calentamiento se encuentra por completo en el viento zonal, en el viento hacia el oeste, y es como una onda de Kelvin, algo que ya se ha mencionado. La onda de Kelvin, que lleva el nombre de Lord Kelvin, también se conoce como "onda de borde"; en el océano, por ejemplo, cerca de la costa se trata de una onda que se desplaza en sentido paralelo al litoral y necesita un borde o una pared. En la atmósfera, resulta que debido al cambio de signo del parámetro de Coriolis, el ecuador actúa como una pared, y es como una onda de borde en el océano.

La onda de Kelvin se encuentra enteramente en los vientos zonales y no presenta ningún componente meridional. En los niveles inferiores vemos convergencia hacia el calentamiento, y en los niveles superiores hay divergencia lejos del calentamiento, en el lado oriental.

En el lado occidental se forman dos ondas de Rossby. El área dentro de la línea roja representa la anomalía de baja presión y en la troposfera superior, dentro de la línea azul, hay una anomalía de alta presión.

Las flechas rojas marcan la circulación que forma una onda de Rossby al oeste del calentamiento y otra simétrica al otro lado del ecuador, de modo que en este caso en que el calentamiento está justo encima del ecuador se obtienen estas dos 2 ondas de Rossby simétricas forzadas hacia el oeste del calentamiento y una onda de Kelvin al este.

Quizás esto no ocurra en todas partes, pero podemos ver que los vientos aquí son casi geostróficos. Estos vientos provienen del este en dirección hacia la anomalía de baja presión, por lo que la presión alta en el hemisferio norte está a la derecha y los vientos están casi en equilibrio geostrófico; de forma análoga, en los niveles superiores los vientos divergen de esta área de alta presión. Esto significa que al menos en el hemisferio norte la presión más alta siempre estará a la derecha de los vientos; están casi en equilibrio geostrófico.

En la próxima sección veremos un boceto que resume cierta evidencia. Aunque no la vamos a presentar a fondo, indica que al menos al examinar la pequeña escala cerca del ecuador, la oscilación de Madden-Julian efectivamente guarda cierto parecido con el modelo simple del Sr. Gill, una respuesta al calentamiento en el ecuador.

2.2  Corte esquemático y vista en plano

Aquí tenemos parte del dibujo que vimos antes, simplemente para mostrar la convección cerca de Indonesia. Esta anomalía de baja presión ha alcanzado el este y las células de circulación. En la parte de arriba tenemos la vista en planta, es decir, estamos mirando esta nube hacia abajo en la troposfera superior, y en efecto existe una respuesta o al menos los datos indican la presencia de un viento zonal divergente de la zona de calentamiento, que en este caso se basa en la radiación de onda larga saliente, lo cual sugiere que hubo convección.

La mayor parte del tiempo el calentamiento no ocurre exactamente en el ecuador, sino en la zona de convergencia intertropical. Por eso en el dibujo el calentamiento, representado por el pequeño signo de más, está desplazado ligeramente hacia el hemisferio sur y por eso no se forman las dos ondas de Rossby simétricas, sino que aparece sólo una asimétrica. También se producen oleadas de viento que soplan a través del ecuador, marcadas por las flechas azules.

Todo esto nos permite ver cierta coherencia con el modelo de Gill.

2.3  Resultados de un modelo compuesto de la función de corrientes

2.4  Resumen esquemático de los datos

Ésta es una representación esquemática preparada por Klaus Weickmann, en 1983. Esto también se basa en datos que él estudió. No los vamos a explicar a fondo, sino que vamos a presentar un resumen.

Podemos ver la nubosidad asociada con la oscilación de Madden-Julian y en la gran escala tenemos dos remolinos anticiclónicos (flechas azules), algo como ondas de Rossby junto y hacia el oeste de las nubes, y en el este un flujo alrededor de las bajas, un poco como una onda de Kelvin cerca del ecuador, todo en el viento zonal, y luego se nota este flujo de retorno en las latitudes altas (flechas verdes). En el norte, el chorro polar se ha expandido hasta alcanzar las latitudes bajas en esta región (flecha roja), con vientos del oeste, luego tiende a contraerse en La región al este de las nubes, de modo que se producen estas respuestas de escala muy, muy grande a las nubosidad en los trópicos.

Si la situación fuera siempre así, es probable que podríamos usar esta información ahora mismo para nuestros pronósticos en Estados Unidos, pero en cierto sentido me parece que podemos considerar esta imagen como una representación del promedio del período que vimos antes en el histograma, hay un período promediado, pero con gran amplitud de variación.

Vern habló de 'sabores', y este fenómeno presenta muchos sabores: lo que tenemos que hacer es examinarlos bien antes que sean realmente útiles para el trabajo de pronóstico. Estos dos experimentos sugieren que las oscilaciones de Madden-Julian son bastante coherentes con la respuesta al calentamiento cerca del ecuador, que presumiblemente es esta convección.

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Sección 3: Tiempo tropical

3.1  Precipitación y la OMJ

Vamos a hablar un poco del tiempo en los trópicos. Aquí tenemos otra vez datos del verano de 1979, como en la gráfica de la sección 1.3 de las grandes variaciones de presión. Ahora bien, esas variaciones de presión se hallaban en la línea de cambio de fecha. Estos datos son para el mar Arábigo. La línea representa el agua precipitable medida por un satélite sobre el mar Arábigo, al oeste del subcontinente indio, y las barras oscuras debajo de ella representan la lluvia registrada en una serie de estaciones a lo largo de la costa occidental de la India.

La lluvia se da en centímetros por día, y abajo se indican los meses: mayo, junio, julio, agosto y septiembre, esto es probablemente antes del comienzo del monzón. En algún momento entre el 1 y el 15 de junio comienza el monzón y luego vemos una enorme cantidad de precipitación, así como un aumento en el agua precipitable sobre el mar Arábigo, y el agua precipitable va desde la superficie hasta cerca de 700 hPa. Y luego, a mediados de julio, la precipitación se acaba y se produce una interrupción del monzón. No para del todo, pero disminuye bastante, y luego arranca otra vez; éste es un período activo del monzón. Y después baja otra vez. Se observa un máximo alrededor del 20 de junio y otro alrededor del primero de agosto, aproximadamente 40 días después.

3.2  Anomalías en la radiación de onda larga saliente y la OMJ

Consideremos sólo el lado derecho de la imagen, por el momento. Esta gráfica tomada de un estudio de Lau y Chan muestra la radiación de onda larga saliente. Están marcados el meridiano de Greenwich, la línea de cambio de fecha, y los 120 grados oeste de latitud, de modo que estos datos no dan la vuelta al mundo. La escala temporal abarca de mayo a octubre de 1979.

Éstas son anomalías en la radiación de onda larga saliente y las líneas de trazos representan valores bajos de radiación de onda larga saliente, presumiblemente se trata de convección. La línea vertical cerca de 80 grados este marca la longitud aproximada donde se midió esa precipitación. Esto es a lo largo del ecuador, dentro de 5 grados del ecuador, y podemos ver tres probables oscilaciones de Madden-Julian que se desplazan hacia el este (líneas verdes). Se nota claramente la propagación hacia el este, igual que vimos en las otras imágenes de radiación de onda larga saliente.

Ahora bien, en el lado izquierdo no muestra un corte de este a oeste, sino de 50 grados sur a 50 grados norte, a lo largo de la línea de 80 grados este. Las dos barras oscuras representan la lluvia intensa de junio, cerca del 20 de junio, creo que es un máximo que vimos en la última diapositiva, y la lluvia fuerte entre mediados de julio y mediados de agosto. Es decir, estos son dos períodos de lluvia y las estaciones que obtuvieron los datos están en la India, probablemente entre 15 y cerca de 30 grados norte o 15 a 28 grados norte. Entonces, cuando existe esta precipitación podemos ver que a como 20 grados norte, parece haber nubes que se propagan hacia el norte, la anomalía negativa marcada en rojo, que coincide de cierto modo con el movimiento de las nubes hacia el este.

Es un poco como la estela de un buque. Las nubes se desplazan hacia el este, pero también existe esta propagación hacia el norte a través de la India que causa los períodos activos; luego hay una interrupción en algún momento, un segundo período activo, y probablemente un tercero.

3.3  Tormentas tropicales y la OMJ

Ahora vamos a examinar cierta evidencia de que las oscilaciones de Madden-Julian afectan las tormentas tropicales. Estos siete paneles están separados por períodos aproximados de cinco días. En esta imagen compuesta los tonos representan el potencial de velocidad y los verdes son las regiones de potencial de velocidad negativo, de modo que las zonas verdes son áreas de divergencia en altura. El ecuador atraviesa el centro de cada panel, los cuales abarcan de 30 grados norte a 30 grados sur, y hay aproximadamente cinco días entre los paneles. Se trata de una imagen compuesta de muchas de estas oscilaciones que muestra un área divergente (línea roja) que se desplaza hacia el este. Hemos identificado Australia y Sudamérica en rojo en el primer panel para que se vea que la serie comienza con la divergencia en el Pacífico occidental extremo. La línea diagonal corresponde aproximadamente a las nubes; aunque las nubes intensas sólo suelen llegar a la línea de cambio de fecha, luego en la troposfera superior se produce una onda que sigue dando la vuelta al planeta.

Los óvalos en la imagen en la izquierda son los puntos de origen de los sistemas tropicales que eventualmente se transformaron en huracanes, de modo que la mayoría de ellos se forman bajo esta área de divergencia en altura asociada a las oscilaciones de Madden-Julian a medida que se desplazan hacia el este. Esto recibió mucha atención el verano pasado, poco antes del comienzo de la estación de huracanes, porque como realmente se nota en el Pacífico occidental, vemos que se forman huracanes junto a la costa occidental de América Central (panel 4), pero también hay algunos en el Atlántico. El trabajo de Maloney y Hartmann, al menos uno de sus estudios, se centró en los huracanes del Atlántico y parece haber bastante diferencia entre la cantidad de tormentas tropicales que se forman bajo este flujo divergente de la oscilación de Madden-Julian en comparación con las áreas pardas, que representan la convergencia en altura, se forman muy pocas en esa región, así que este parece ser un efecto importante.

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Sección 4: Otros efectos

4.1  Efectos en el arrastre del viento

En esta última parte vamos a explicar un par de otros efectos. Otra vez vamos a examinar datos de 1979 y en este caso se trata del arrastre del viento sobre el Pacífico tropical. Estos datos les permitirán hacerse una idea de la amplitud de escala de las variaciones que ocurren debido a esta convección.

En primer lugar, éste es un promedio de los datos de junio, julio y agosto, y la línea negra gruesa representa el arrastre promedio del viento. El arrastre del viento es el viento que sopla sobre el océano, que crea fricción sobre el agua e impulsa las corrientes oceánicas en la dirección del viento. Típicamente, el arrastre del viento se parametriza por medio de la fuerza del viento. Por convención, cuando el arrastre del viento es positivo (a la derecha de la línea cero), los vientos soplan del este. Es interesante observar que los vientos adquieren momento de la Tierra en rotación, de modo que reducen la velocidad de rotación de la Tierra, y aumentan el momento angular de la atmósfera. Por convención, los vientos del este son positivos. Como la Tierra rota en contra de los vientos del este y les imparte momento hacia el oeste, los vientos adquieren momento de oeste a este, ya lo vamos a ver, en los cambios en el momento angular de la atmósfera.

Recuerde la convección del 20 de junio (línea punteada), cuando hubo lluvias muy intensas sobre la India. Ahora bien, éste es el Pacífico, de modo que estamos bastante lejos de la lluvia sobre la India, y sin embargo los vientos del este, los alisios, son muy fuertes. Recuerde que los valores positivos representan alisios fuertes, por mera convención; de haber usado vientos promedio, hubiéramos obtenido resultados negativos, por supuesto, porque los vientos del este son muy fuertes.

Entonces, tenemos esta convección cerca de la India y la intensidad de los alisios ha aumentado en todo el Pacífico desde 30 grados norte hasta 30 grados sur, y se produce esta tensión del viento que de hecho está disminuyendo la velocidad de rotación de la Tierra, y podemos medir los cambios en la rotación de la Tierra. A medida que la velocidad de rotación del planeta disminuye, el viento adquiere momento angular que se distribuye en la atmósfera, y a causa de esto el momento angular de la atmósfera aumenta, porque el momento angular total de la atmósfera más el océano más la Tierra se mantiene esencialmente constante sobre estas escalas temporales. Pero el arrastre es mucho mayor que el arrastre típico.

Ahora bien, el 10 de julio (línea de trazos), durante un período de interrupción del monzón, cuando no llovía, antes de que comenzara el segundo período de lluvias a fines de julio y comienzos de agosto, y en ese momento el arrastre del viento era menor, al menos en la mayoría de las latitudes, del promedio, y donde los valores pasan al lado negativo los vientos del oeste en la superficie han reemplazado los intensos alisios del este. Es decir, se produce una variación muy grande, y éste es un promedio sobre todo el Pacífico.

4.2  Efectos en el momento angular

Ésta es una gráfica del momento angular atmosférico, algo como una medida de la intensidad de los vientos del oeste promediados sobre todo el globo, y la curva punteada suaviza la variación estacional. La gráfica abarca los meses de mayo, junio, julio y agosto, en 1979, y se nota un mínimo en el momento angular atmosférico total en verano, y podemos ver la existencia de esta variación estacional con el mínimo. Pero si nos fijamos en los valores reales, aquí se trata de 1 ó 2 valores por día, vemos esta variación; de nuevo podemos observar las épocas de precipitación máxima sobre la India, cuando se formaban las nubes sobre el océano Índico de esta oscilación que posteriormente se desplazó hacia el este. Y el momento angular tiene este mismo período. Esta máxima se produjo en algún momento a fines de junio, y hubo otra a fines de agosto, de modo que estamos hablando de quizás 50 ó 60 días entre los dos picos, y quizás haya otro máximo aquí que coincida con esa oscilación, no lo sé a ciencia cierta. Ya mencionamos que el momento angular total de la atmósfera terrestre y del océano permanece constante, y si todo ese momento angular pasa a la Tierra, parte del cambio en el momento angular de la atmósfera provoca un cambio en la duración del día; esta pequeña línea representa un cambio en la duración del día de una décima de milisegundo (10-4 segundos), algo que los geodestas pueden medir.

Estas variaciones, pues, son del orden de décimas de milisegundo, las amplitudes reales pueden alcanzar 2 ó 3 décimas de milisegundo, y el momento angular aumenta cuando el arrastre del viento es muy fuerte, cuando la precipitación es muy intensa, de modo que el momento angular aumenta y en ambos casos cuando la precipitación es fuerte y los vientos del este son muy intensos, la Tierra rota contra los vientos del este, y a medida que éstos disminuyen la velocidad de rotación de la Tierra, la duración del día aumenta ligeramente, en el orden de unas pocas décimas de milisegundo. El momento angular atmosférico aumenta, y parte del momento angular del planeta sólido se transfiere a la atmósfera. Este efecto nos permite apreciar que las oscilaciones de Madden-Julian se pueden detectar en variables globales promediadas.

4.3  Efectos en la corriente en chorro y la precipitación en la costa del Pacífico

Vamos a ver un efecto más. Estos datos también provienen del sitio web del Centro de Predicción Climática, y muestran el efecto que observamos a veces en los episodios de precipitación intensa en la costa del Pacífico de Estados Unidos.

La nube representa la oscilación de Madden-Julian, primero sobre Indonesia, luego se desplaza hacia el este hasta alcanzar la zona alrededor de la línea de cambio de fecha, al este, en el tercer panel. El episodio de precipitación fuerte ocurrió cerca de la época representada en el panel 1, cuando las nubes se hallaban en el Pacífico central, unos 7 a 10 días antes del evento, cuando las nubes estaban más al oeste; se trata de una representación promedio, no ocurre constantemente, pero puede haber una alta de bloqueo con un fuerte chorro polar que describe un arco por encima de la alta y aunque no afecta la costa oeste de los Estados Unidos.

A medida que las nubes se desplazan un poco más hacia el este (panel 2), el chorro se divide y se forma una vaguada que toma el lugar de la alta presión, hasta que eventualmente llega a dominar sobre la costa del Pacífico (panel 3); como el chorro más fuerte se encuentra mucho más al sur que éste, produce la precipitación en la costa oeste.

Creo que alguien ayer presentó algunas imágenes satelitales de las nubes asociadas con el chorro subtropical que trae aire húmedo y cálido desde Hawai, que a veces en inglés se llama pineapple express, el “expreso de las piñas”, y quizás estemos viendo los efectos de una oscilación de Madden-Julian sobre uno de estos sistemas.

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Sección 5: Resumen

5.1  Resumen de la presentación

En resumen, existen estos sistemas nubosos muy grandes y muy complejos que se desplazan desde el océano Índico hasta el Pacífico central, moviéndose a velocidades del orden de 5 a 10 m/s.

El rango de las escalas temporales locales, en el histograma vimos que hay un rango considerable, pero en promedio podemos hablar de 45 días; típicamente las escalas temporales suelen caer en un intervalo de 30 a 60 días.

Las propiedades básicas de las oscilaciones de Madden-Julian son coherentes con la respuesta al calentamiento cerca del ecuador, al menos por lo que sabemos de acuerdo con un modelo simple de dos capas y con un modelo de circulación general más complejo, y vimos ejemplos de la lluvia en la India y de la formación de tormentas tropicales que se ven afectados por estas oscilaciones.

Y también los valores promediados a nivel global como el momento angular atmosférico, y el tiempo en las latitudes medias, que sin duda se ve afectado, porque este fenómeno es tan grande, pero si nos va a servir para preparar pronósticos, tenemos que llegar a distinguir exactamente cómo los varios tipos de oscilaciones Madden-Julian afectan el tiempo en las latitudes medias.

5.2  Comentario de Klaus Weickmann:

"La OMJ parece exhibir períodos activos e inactivos. Por ejemplo, los últimos 20 años parecen haber sido más activos que los 20 años anteriores. En otras palabras, la oscilación de Madden-Julian parece mostrar un alto grado de variabilidad en términos de magnitud."

Respuesta al comentario:

Una medida de este fenómeno es el espectro, que es una medida de la variancia en función de la frecuencia, y por supuesto el espectro de este fenómeno es típicamente un ruido suave y rojo, es decir, con más variancia a frecuencia baja y menos a alta frecuencia, con una variación uniforme. Y suele haber algún tipo de pico, alguna variancia adicional en este rango de 30 a 60 días. Pero en referencia a lo que dijo Klaus, si miramos los diferentes períodos, no me acuerdo ahora cuál estudiamos, se daba un pico sin duda cerca de 30 días, donde suele maximizarse a los 45 días. Es decir, también cambia de período. Y cabe mencionar que la variación estacional es más fuerte en invierno y a comienzos de primavera que en verano, y aunque las variaciones se ven en verano también, en promedio son más fuertes en invierno.

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