climatología_bloque4_2023 (1)

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Bloque 4 – Modos de variabilidad.
Variaciones intra-estacionales, inter-anuales e inter-decadales del clima. El fenómeno El 
Niño-Oscilación del sur (ENOS) y otras oscilaciones del sistema climático.
Teleconexiones. Impactos globales y regionales de ENOS y otros modos de variabilidad.
Denota las variaciones del estado medio y otras características estadísticas (desviación 
típica, sucesos extremos, etc.) del clima en todas las escalas espaciales y temporales 
más amplias que las de los fenómenos meteorológicos. La variabilidad puede deberse a 
procesos internos naturales del sistema climático (variabilidad interna) o a variaciones 
del forzamiento externo natural o antropógeno (variabilidad externa)
IPCC (2018)
Variabilidad climática
Variabilidad climática
La variabilidad climática se puede presentar en escalas de tiempo de unos cuantos años 
(variabilidad interanual), por ejemplo cuando en algunos años se observan lluvias más intensas 
que en otros años, o años más cálidos o fríos que otros años. También se presenta variabilidad 
climática a escalas menores de tiempo, por ejemplo variaciones dentro de la estación de lluvias 
(variación intra-estacional).
Gran parte de la variabilidad climática que 
experimentan diferentes lugares del globo se 
relaciona con variaciones de las condiciones 
superficiales de los océanos, principalmente de 
las regiones tropicales.
Variabilidad climática
AMV
SAM
NAO/NAM/AO
IOD
IOB
AZM
AMM
QBO
Modos de variabilidad
https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/
https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/
Oscilación de Madden-Julian (MJO)
En 1971, Roland Madden y Paul Julian descubrieron que los campos de presión y viento tropicales 
y los vientos tropicales tienen un modo de variabilidad preferente con una amplia escala temporal 
centrada en 40-50 días, pero que se extiende de 25 a 60 días (20 a 90 típicamente). Esta oscilación, 
denominada Madden-Julian Oscillation (MJO) es más fuerte en el Pacífico occidental y el Océano 
Índico durante el invierno del hemisferio norte, pero puede observarse en todas las estaciones y 
longitudes de los trópicos, y también tiene efectos en latitudes medias. La MJO está forzada por 
procesos internos del océano y la atmósfera.
La MJO es el principal modo de variabilidad tropical intra-estacional y una importante fuente de 
variabilidad climática regional y predictibilidad en todo el mundo en escalas de tiempo sub-
estacionales de una semana a meses. Su amplitud y persistencia son suficientes para interrumpir 
el monzón de Asia, influir en las fases de sistemas tropicales acoplados océano-atmósfera y 
modular la ocurrencia e intensidad de ciclones tropicales, tifones y huracanes.
Se caracteriza por perturbaciones a escala planetaria de presión, viento, nubosidad y 
precipitaciones que se desplazan predominantemente hacia el este a lo largo del ecuador a 
una velocidad media de 5 m/s.
Oscilación de Madden-Julian (MJO)
Anomalía de presión a nivel del mar Anomalía de precipitación
Oscilación de Madden-Julian (MJO)
Oscilación de Madden-Julian (MJO)
Bonus track: EOF/PCA
El análisis de componentes principales (PCA) o funciones ortogonales empíricas (EOF) es posiblemente la 
técnica estadística multivariante más utilizada en las ciencias atmosféricas. Lo que se busca es reducir un 
conjunto de datos originales (que típicamente contiene varias variables) a un segundo conjunto de datos que 
contenga un número mucho menor de variables, con la condición de que estas nuevas variables contengan la 
máxima fracción posible de la información contenida en el primer conjunto de datos. Este segundo conjunto 
datos se obtiene luego de determinar los autovalores y autovectores de la matriz covarianza.
La evolución de la MJO se puede definir diariamente a través de distintos índices. El más utilizado en la actualidad 
es el índice RMM construido por Wheeler y Hendon (2004). El índice se construye a partir de los dos primeros 
patrones que surgen del análisis de EOFs combinadas de viento zonal en 850 hPa, viento zonal en 200 hPa y OLR 
promediados entre 15ºS y 15ºN. Las EOF1 y la EOF2 tienen asociadas una serie temporal, la componente principal, 
llamadas RMM1 y RMM2 respectivamente
Oscilación de Madden-Julian (MJO)
Wheeler & Hendon (2004)
El EOF1 describe la situación cuando la MJO produce un aumento de la 
convección (anomalías negativas de OLR) en las longitudes del Continente 
Marítimo: las anomalías de los vientos del oeste en niveles bajos se extienden a 
través de la región del Océano Índico y el Continente Marítimo, y los vientos del 
este en niveles bajos existen a través del Pacífico, mientras que las anomalías de 
los vientos en niveles superiores están en la dirección opuesta a los de niveles 
bajos.
La EOF2 tiene un incremento en la convección sobre el Océano Pacífico y los 
patrones de viento son aproximadamente ortogonales a los que se 
obtuvieron para la EOF1.
El índice RMM tiene dos componentes:
• La amplitud de la MJO
• La fase de la MJO
Oscilación de Madden-Julian (MJO)
Oscilación de Madden-Julian (MJO)
Cada fase tiene una persistencia de unos 7-8 días y la rotación en sentido contrario a las agujas del reloj en 
este diagrama bidimensional materializa la propagación de los «paquetes» de la MJO de oeste a este.
Verano
Invierno
Influencias de la MJO: Temperatura
Álvarez et al. (2015)
Influencias de la MJO: Precipitación
Álvarez et al. (2015)
Verano
Influencias de la MJO: Precipitación
Álvarez et al. (2015)
Invierno
Pronóstico de la MJO
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO)
El término “El Niño” originalmente se aplicó a un débil calentamiento en la temperatura 
superficial del mar (TSM) a lo largo de costas de Perú y Ecuador, que se observaba cercano al 
período Navideño (de ahí el nombre del “El Niño” asociado a El Niño Jesús). En las últimas 
décadas, se ha observado que este calentamiento de la TSM se presenta en una región mucho 
más extensa que se extiende desde el Pacífico central (en la línea internacional de cambio de 
fecha, 180º) hacia el Pacífico tropical del este a lo largo de la línea ecuatorial modificando 
patrones climáticos globales (Trenberth, 1997).
ENSO es el principal modo de variabilidad tropical en escalas de tiempo interanuales y se 
considera un fenómeno acoplado océano-atmósfera que ocurre internamente. Aunque el 
fenómeno ENSO se produce en gran medida en el Pacífico tropical, desencadena teleconexiones 
climáticas en toda la cuenca y en muchas otras partes del mundo. ENSO es el principal 
modulador de la temperatura global de la superficie en escalas de tiempo interanuales y la 
fuente principal de predictibilidad en escalas estacionales a interanuales.
El tiempo que transcurre entre los episodios de El Niño 
suele ser de entre 2 y 7 años, pero los mecanismos que 
controlan la inversión a la fase opuesta de La Niña no se 
comprenden del todo, ni tampoco los que conducen a 
episodios sostenidos de La Niña que se extienden más 
allá de 1 año.
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO)
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO)
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO)
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO)
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO)
El Niño-Oscilación del Sur (ENSO)
Oceanic Niño Index (ONI)
Se aplica un promedio móvil de 3 meses sobre las anomalías de TSM en la región Niño 3.4 (5°N-5°S, 120°-
170°O). Las anomalías se estimaron en función del período base 1981-2010. Para la definición de los eventos El 
Niño/La Niña se consideraron los períodos de, al menos, 5 meses consecutivos con valores de anomalías 
superiores/inferiores al umbral 0.5°C.
http://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ONI_v5.php
http://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ONI_v5.php
Oceanic Niño Index (ONI)
El Niño
Neutral
La Niña
The latest weekly SST 
departures are:
Niño 4
Niño 3.4
Niño 3
Niño 1+2
-1.1ºC
-1.2ºC
-1.1ºC
-1.5ºC
Oceanic Niño Index (ONI)
Oceanic Niño Index (ONI)
MultivariateENSO Index (MEI)
Se construye mediante un proceso estadístico especial de agregación de las seis (6) variables de 
interacción océano-atmósfera más relevantes para el análisis del comportamiento anómalo en el 
Pacífico tropical: presión a nivel del mar; vientos U y V; temperatura superficial del mar; 
temperatura superficial del aire y nubosidad.
Multivariate ENSO Index (MEI)
Southern Oscillation Index (SOI)
Se obtiene de la diferencia de los valores superficiales de presión atmosférica entre la isla de Tahití y Darwin 
(Australia). La isla de Tahití se utiliza como punto representativo del comportamiento de la presión atmosférica 
en la parte oriental-central del Océano Pacífico Tropical; por su parte, Darwin se utiliza como el punto 
representativo de la presión atmosférica de la parte occidental del mismo océano. El IOS es una medida 
comparativa de cómo cambia la presión atmosférica en dos grandes regiones, occidental y central-oriental, del 
Océano Pacífico Tropical.
Impactos de ENSO
Impactos de La Niña en el Sur de Sudamérica
Penalba y Rivera (2016)
Pronóstico de ENSO
Pronóstico de los impactos de ENOS
Southern Annular Mode (SAM)
Anular Antarctic Oscillation (AAO)
 Principal modo de variabilidad de la región
extratropical del Hemisferio Sur (Z500, Z700,
Z850, T)
 Describe el movimiento del cinturón de los
oestes
Marshall (2003)
Southern Annular Mode (SAM)
Zhang et al. (2017)
Swart et al. (2015)
Southern Annular Mode (SAM)
Southern Annular Mode (SAM)
Rivera et al. (2018)
Lauro et al. (2019)
Boisier et al. (2018)
Boisier et al. (2018)
Atribución de GHG & O3 a los cambios en SAM
Atribución de GHG & O3 a los cambios en SAM
Thompson et al. (2011) Screen et al. (2018)
Reconstrucciones del SAM
IPCC (2021)
SAM vs Hadley
Villamayor et al. (2021)
Variabilidad decadal del Pacífico (PDV)
Variabilidad decenal a interdecenal acoplada (atmósfera-océano) con prominencia máxima en el Pacífico 
Norte, donde las fluctuaciones de intensidad del sistema de bajas presiones invernal de las Aleutianas 
covarían con las temperaturas superficiales del mar en el Pacífico Norte, y están vinculadas a las 
variaciones decenales de la circulación atmosférica, de las temperaturas superficiales del mar y de la 
circulación oceánica en toda la cuenca del Pacífico
Pacific Decadal Oscillation (PDO)
Interdecadal Pacific Oscillation (IPO)
Configuración y serie temporal de la primera función ortogonal empírica de 
las anomalías de temperatura superficial del mar en el Pacífico Norte al norte 
de los 20ºN, con la señal de la temperatura global media removida.
South Pacific Decadal Oscillation (SPDO)
Ídem PDO al sur de los 20ºS.
Ídem PDO para un dominio cuasi-global
Variabilidad decadal del Pacífico (PDV)
La "Oscilación Decadal del Pacífico" (PDO) es un patrón de variabilidad climática en el océano Pacífico 
del tipo El Niño que perdura en el tiempo. Mientras que las dos oscilaciones climáticas tienen huellas 
climáticas espaciales similares, tienen un comportamiento muy diferente en el tiempo. Fue descubierta 
analizando el ciclo de producción de salmón en Alaska y su conexión con el clima en el Pacífico. Se 
distingue a la PDO ya que sus eventos persisten por 20 a 30 años y su impacto es mayor en latitudes 
extratropicales. Los regímenes fríos prevalecieron a partir de 1890-1924 y de nuevo desde 1947-1976, 
mientras que los regímenes cálidos dominaron desde 1925-1946 y desde 1977 a mediados de 1990.
Variabilidad decadal del Pacífico (PDV)
Henley (2017)
Pacific Decadal Oscillation (PDO)
PDO como suma de procesos dinámicos
Newman et al. (2016)
Trenberth (2015)
Impacto de la PDV en las temperaturas globales
Impacto de la PDV en las temperaturas globales
Fyfe et al. (2016)
Garreaud et al. (2009)
Impacto en la temperatura y la precipitación
IPCC (2021)
Reconstrucciones de la PDO
IPCC (2021)
IPCC (2021)
IPCC (2021)
IPCC (2021)