MADDEN-JULIAN OSCILLATION

Posted on

De Madden-Julian Oscillation werd ontdekt in 1971 en vrij snel daarna beschreven door de heren Roland Madden and Paul Julian. Beide heren werkten toen voor het Nationaal Center for Atmospheric Research (NCAR).

Figuur 01: Schematische weergave van afwijkingen in tijd en plaats (zonaal) van de MJO met een periode van 40 tot 50 dagen. De MJO trekt oostwaarts. Regio´s met zware convectie worden weergegeven door Cu/Cb bewolking. Onderin het schema is de variatie in de gronddruk aangegeven, rood = lager dan normaal, blauw hoger dan normaal, bovenin de variatie in de tropopauze.

Figuur 01:
Schematische weergave van afwijkingen in tijd en plaats (zonaal) van de MJO met een periode van 40 tot 50 dagen. De MJO trekt oostwaarts. Regio´s met zware convectie worden weergegeven door Cu/Cb bewolking. Onderin het schema is de variatie in de gronddruk aangegeven, rood = lager dan normaal, blauw hoger dan normaal, bovenin de variatie in de tropopauze.

KARAKTERISTIEKEN VAN DE MADDEN-JULIAN OSCILLATION

De MJO is een variatie binnen een seizoen welke langer is dan de synoptische schaal (2-5 dagen) maar korter dan een seizoen (~ 90 dagen). De MJO beïnvloedt het tropische weerbeeld variërend van kleinschalige convectie tot planetaire circulaties en hiermee is de Madden Julian Oscillation dé primaire intraseasonal oscillation in de tropen. In deze paragraaf beschrijven we de basis structuur en de tijdschaal van de MJO, onderzoeken de mechanismen welke de MJO veroorzaken en de rol welke de MJO speelt in de variabiliteit in de atmosfeer en oceaan.

Begin zeventiger jaren toonde analyses van observaties in de tropen een cyclus in de gronddruk en atmosferische winden. De cyclus was te zien op vele locaties en vertoonde een periode variërend van 30 tot 60 dagen. Aanvullend onderzoek verbond deze variaties met uitgebreide actieve en inactieve regengebieden zowel in het noordelijk alsook zuidelijk halfrond. Een groot gebied met actieve bewolking en regen verplaatste zich oostwaarts nabij de evenaar met intervallen van 30 tot 60 dagen. Neerslag nabij de evenaar in de Indische en Stille Oceaan toonde een sterke relatie met deze storing.

De MJO is een atmosfeer-oceaan systeem. De atmosferische component wordt gekenmerkt door een verstoring welke vanuit het Maritiem Continent oostwaarts beweegt langs de evenaar met een gemiddelde snelheid van 5 m s-1. Dit geeft de atmosferische MJO een periode van ongeveer 30 tot 60 dagen. De ruimtelijke schaal van de atmosferische MJO kan beschreven worden met een lokale golflengte van ± 12.000-20.000 km. De MJO is het best ontwikkeld in de regio welke zich uitstrekt van de (zuidelijk) Indische Oceaan oostwaarts over Australië tot de westelijke Stille Oceaan gedurende de zomer op het zuidelijk halfrond.

DE ATMOSFERISCHE COMPONENT VAN DE MJO

De atmosferische MJO is waarneembaar in de gronddruk, de winden onderin de atmosfeer en bovenin de atmosfeer (divergenties) en parameters voor diepe convectie, zoals relatieve vochtigheid, hoeveelheid langgolvige straling en neerslag hoeveelheden. Het systeem is niet waarneembaar in de winden op middelbaar niveau.

OPMERKING: Maritiem Continent: is de naam welke door meteorologen wordt gegeven aan de regio in zuidoost Azie welke wordt overheerst door eilanden, schiereilanden en ondiepe zeeën. De regio is meteorologisch significant als de belangrijkste bron van energie wereldwijd en beïnvloed het weerbeeld hiermee ook wereldwijd.

DE OCEAAN COMPONENT VAN DE MJO

De MJO component in de oceaan heeft een variatie met een (langere) periode van ± 60-75 dagen. Deze variatie is terug te vinden in de zeewatertemperatuur (SST), de gemengde oppervlakte laag, de latente warmte flux aan het oppervlakte en de uitwerking van de wind op het zeeoppervlak (wind stress).

SCHEMATISCHE WEERGAVE EN STRUCTUUR VAN DE MJO

Figuur. 01 geeft een schematische weergave van afwijkingen in tijd en plaats (zonaal) van de Madden-Julian Oscillation met een periode van 40 tot 50 dagen. De Madden-Julian Oscillation trekt van west naar oost langs de evenaar. Op nadering van de storing vanuit het westen, zal een waarnemer eerst een toename in de oostelijke winden constateren (versterking van de zonale component van de passaatwinden). Na passage van de storing nemen de passaatwinden af, of de wind krijgt zelfs een westelijke component. De figuur toont ook de afname in activiteit in convectie boven de Stille Oceaan.

Figuur 02: MJO-structuur. De wolk geeft de regio met zware convectie weer. A = Anti-cyclonale en C = Cyclonale circulatie. de gestippelde lijnen geven de troggen en ruggen weer. Verder zijn ingetekend de afwijkingen in de wind op 200 hPa, de verticale beweging op 500 hPa en de afwijkingen in de wind op 850 hPa.

Figuur 02:
MJO-structuur. De wolk geeft de regio met zware convectie weer. A = Anti-cyclonale en C = Cyclonale circulatie. de gestippelde lijnen geven de troggen en ruggen weer. Verder zijn ingetekend de afwijkingen in de wind op 200 hPa, de verticale beweging op 500 hPa en de afwijkingen in de wind op 850 hPa.

 

Figuur 03: Afwijkingen in OLR (Outgoing Longwave Radiation) voor een periode van 2 jaar vanaf november 2005. Negatieve contouren zijn doorgetrokken lijnen, positieve contouren zijn onderbroken lijnen. De figuur toont een sterke piek in de Indische Oceaan en westelijke Stille Oceaan en een zwak MJO signaal in de oostelijke MJO.

Figuur 03:
Afwijkingen in OLR (Outgoing Longwave Radiation) voor een periode van 2 jaar vanaf november 2005. Negatieve contouren zijn doorgetrokken lijnen, positieve contouren zijn onderbroken lijnen. De figuur toont een sterke piek in de Indische Oceaan en westelijke Stille Oceaan en een zwak MJO signaal in de oostelijke MJO.

OORZAKEN EN BEÏNVLOEDINGEN OP DE MJO

Oorzaak van de Madden-Julian Oscilation is over het algemeen de vrijkomende latente warmte bij tropische convectie. Bijvoorbeeld t.g.v. een Equatoriale Kelvin Wave. Een Kelvin Wave trekt net als de MJO oostwaarts maar met een snelheid van ~ 12-22 m s-1. Ondanks 40 jaar onderzoek (d.d. 2017) zijn nog steeds niet alle vragen beantwoord. Mogelijk krachten welke een rol spelen bij het ontstaan van de MJO kunnen zowel intern alsook extern liggen. Externe krachten kunnen liggen in fluctuaties in de Aziatische Zomer Moesson, convectie in de regio en krachten veroorzaakt door storingen op de gematigde breedte. Interne krachten kunnen zijn Wave CISK en (vocht in de grenslaag convergeert in een mesoschaal laag) en WISHE (WISHE kennen we ook als een belangrijk mechanisme bij Tropische Cyclonen).

De Madden-Julian Oscilation is sterk ontwikkeld tijdens de zomer op het ZH (DJF) en tijdens een neutrale ENSO. De Madden-Julian Oscilation wordt onderdrukt tijdens een sterke EL Niño of La Niña

INVLOEDEN VAN DE MJO OP DE ATMOSFEER EN OCEAAN

De Madden-Julian Oscilation heeft invloed op de atmosfeer en oceaan. In de atmosfeer beïnvloedt de MJO de actieve fase en kentering fase van de Aziatische en Afrikaanse moesson. Ook de Australische moesson wordt beïnvloed. De MJO veroorzaakt sterke convecties (Super Cloud Cluster – SCC) en een toename in Tropische Cyclonen.

In de oceaan zorgt de MJO in een wijziging van de indirecte zeestroming ten gevolge van de wijziging van de zonale winden. Mede hierdoor wijzigt ook de thermocline in de Stille Oceaan. Verder heeft de MJO een invloed op EL Niño of La Niña

Figuur 04: Invloed van MJO tijdens zomer NH (JJA):

Figuur 04:
Invloed van MJO tijdens zomer NH (JJA):
1. Afwisselend natte/droge condities;
2. Modificatie van de moesson;
3. Modificatie in de activiteit van Tropische Cyclonen.

Figuur 05: Invloed van MJO tijdens winter NH (DJF):

Figuur 05:
Invloed van MJO tijdens winter NH (DJF):
1. Afwisselend natte/droge condities;
2. Modificatie van Rossby golven → Tropische Storingen op hoge breedtes;
3. Modificatie van de moesson;
4. Modificatie in de activiteit van Tropische Cyclonen;
5. Modificatie ENSO.